• 제목/요약/키워드: Aerodynamic characteristics of an aircraft

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천음속 영역에서 항공기 유동해석에 미치는 난류모델의 영향 비교 (COMPARISON OF TURBULENCE MODELS ON ANALYSIS OF AIRCRAFT CONFIGURATIONS AT TRANSONIC SPEED)

  • 허진범;이남훈;이승수;곽인근
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제20권1호
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    • pp.47-56
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    • 2015
  • In this paper, we study the effect of various turbulence models by comparing the aerodynamic characteristics and the flow patterns computed for aircraft models. An in-house CFD solver, MSAPv, that solves the three dimensional RANS equations with the turbulence model equations is used. The turbulence models used in this study are the Spalart-Allmaras model, Menter's $k-{\omega}$ SST model, Coakley's $q-{\omega}$ model, and Huang and Coakley's $k-{\varepsilon}$ model. DLR-F6 WB and WBNP configurations are selected for the study. We concentrate on the separated flow pattern variations with the turbulence models at the wing-body junction and the wing-pylon junction as well as drag polar curves.

고기동 항공기 탑재 파드 성능 분석을 위한 모델링 및 시뮬레이션 도구 개발 (Development of Modeling and Simulation Tool for the Performance Analysis of Pods Mounted on Highly Maneuverable Aircraft)

  • 이상현;신진영;이재인;김종범;김송현;김시태;조동현
    • 한국항공우주학회지
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    • 제50권7호
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    • pp.507-514
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    • 2022
  • 전술 표적에 대한 정보를 획득하기 위해 전투기에 탑재하는 EO/IR 정찰용 파드는 일반적으로 항공기 동체 하단에 장착 운영한다. 이러한 외부 장착물을 장착한 항공기는 외부 장착물 없이 비행하는 항공기에 비하여 복잡한 공력 및 관성력 특성을 갖기 때문에 개발 초기에 개발 위험요소를 사전에 식별하여 설계에 반영할 수 있는 시스템 성능 분석 도구가 필수적으로 필요하다. 본 연구에서는 고기동 환경에서 안정적으로 측정 데이터를 획득할 수 있는 파드를 개발하기 위해 필요한 모델링 및 시뮬레이션 도구 개발 방안을 제시하였다. 우선, 고기동 항공기에 탑재한 파드의 한계 운용조건을 도출하고, 한계 운용조건에 따른 탑재 파드의 공력 및 관성 하중을 분석하였으며, 탑재파드를 장착한 항공기의 임무 모사를 통한 비행데이터 생성 및 전송 시스템을 개발하였다.

풍력발전기 로터 블레이드의 공력탄성학적 현상 (Aeroelastic Phenomena of a Wind Turbine Rotor Blade)

  • 배재성;황재혁;주영철
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제28권1호
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    • pp.25-32
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    • 2008
  • Aeroelastic phenomena of a wind turbine include stall-induced vibrations and classical flutters. The classical flutter occurs due to coalescence between bending mode and torsion mode. It is typically the aeroelastic instability of an aircraft wing. Different from the classical flutter, the stall-induced vibration is the instability in lead-lag mode due to negative aerodynamic dampings. In the present study, the three degree of freedom aeroelastic model of a wind turbine blade is introduced to characterize and analyze its aeroelastic phenomena. The numerical results show that the aeroelastic stability of flap-lag motion is more unstable than that of flap-pitch motion and the aeroelastic characteristics of lead-lag motion can become unstable as wind speed increases.

Design and Implementation of UAV's Autopilot Controller

  • Lee, Jeong-Hwan;Lee, Ki-Sung;Jeong, Tae-Won
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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    • pp.52-56
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    • 2004
  • Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are remotely piloted or self-piloted aircraft by inputted program in advance or artificial intelligence. In this study Aileron and Elevator are used to control the movement of airplane for horizontal and vertical flights about its longitudinal and lateral axis. In an introduction, the drone was linearly modeled by extracting aerodynamic parameter through flight test and simulation, lift and drag coefficient corresponding to angle of attack, changes of pitching moment coefficient. In the main subject, the flight simulation was performed after constructing hardware using TMS320F2812 from TI company and PID with lateral and longitudinal controller for horizontal and vertical flights. Flying characteristics of two system were estimated and compared through real flight test with hardware equipped algorithm and adaptive algorithm that was applied to consider external factors such as turbulence. In conclusion the control performance of the controller with proposed algorithm was streamlined at lateral and longitudinal controller respectively, we will discuss guidance command to pass way point.

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다중 익형의 상대적 위치 변화에 따른 공력특성 연구

  • 남도우;김영진;박진홍
    • EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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    • 제4회(2015년)
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    • pp.623-626
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    • 2015
  • 본 연구에서는 CFD 해석 프로그램 EDISON_CFD를 통하여 2차 세계 대전에 소련에서 제작한 복엽기 AN-2의 기체를 기본 모델로 하여 설제 기체에 사용된 TSAGI P-II-14 airfoil를 이용, 기본 모델의 상단 주익과 미익은 고정하고 하단 주 날개의 위치를 변화시켜 공력특성을 분석하였다. 익형의 평행배치의 경우 기본모델에 비해 양력은 적은 크기로 증가하나 항력이 급격히 증가하여 가장 양항비가 낮은 비효율적인 공력 해석 결과를 보였고 복염기 하단 주익의 돌출은 상단 주익의 돌출에 비해 미세한 양력 감소와 항력 증가를 보여 양항비가 감소하는 현상을 보였다. 상, 하단 주익의 상하 간격이 커질수록 양력은 중가, 항력은 감소하며 간격이 작아질수록 양력의 감소와 항력의 증가를 보였다. 본 연구 해석 결과에 따라 순항조건에서의 익형은 상,하 주익간 수직 간격을 넓게 배치하는 것이 가장 효율적으로 볼 수 있다.

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AirSim을 이용한 화력발전소 고온 환경의 보일러 내부 점검용 드론 개발 및 검증을 위한 시뮬레이션 (Simulation for Development and Validation of Drone for Inspection Inside Boilers in High Temperature Thermal Power Plants Using AirSim)

  • 박상규;정진석;시하영;강범수
    • 한국항공우주학회지
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    • 제49권1호
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    • pp.53-61
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    • 2021
  • 본 논문은 고온 환경의 화력발전소 보일러 내부 점검용 드론 개발을 위한 선행연구로 AirSim을 이용한 고온 환경에서의 시뮬레이션을 통해 드론이 정상적인 비행이 가능한지 검증 하였다. 고온의 비행 환경에서는 공기 밀도, 점성계수 등이 상온과 달라 공력특성이 달라지며 이에 따라 드론의 비행성능 또한 달라진다. 따라서 온도 변화에 따른 프로펠러의 공력 특성의 변화를 확인하기 위해 JBLADE를 통한 프로펠러 해석과 추력 테스트, 전기추진계통 성능예측모델을 통한 동작특성예측을 수행하였다. 그리고 해석 및 성능예측 결과를 AirSim에 적용해 시뮬레이션을 진행하고 결과 분석을 통해 기체 재설계를 진행하였다. 재설계 결과 80℃의 환경에서 호버링 시 필요한 추력을 얻기 위해 재설계 전 최대 출력의 약 65% 사용하던 것이 52%로 감소함을 확인하였다.

Reynolds Number Effects on Aerodynamic Characteristics of Compressor Cascades for High Altitude Long Endurance Aircraft

  • Kodama, Taiki;Watanabe, Toshinori;Himeno, Takehiro;Uzawa, Seiji
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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    • pp.195-201
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    • 2008
  • In the jet engines on the aircrafts cruising at high altitude over 20 km and subsonic speed, the Reynolds number in terms of the compressor blades becomes very low. In such an operating condition with low Reynolds number, it is widely reported that total pressure loss of the air flow through the compressor cascades increases dramatically due to separation of the boundary layer and the secondary-flow. But the detail of flow mechanisms causes the total pressure loss has not been fully understood yet. In the present study, two series of numerical investigations were conducted to study the effects of Reynolds number on the aerodynamic characteristics of compressor cascades. At first, the incompressible flow fields in the two-dimensional compressor cascade composed of C4 airfoils were numerically simulated with various values of Reynolds number. Compared with the corresponding experimental data, the numerically estimated trend of total pressure loss as a function of Reynolds number showed good agreement with that of experiment. From the visualized numerical results, the thickness of boundary layer and wake were found to increase with the decrease of Reynolds number. Especially at very low Reynolds number, the separation of boundary layer and vortex shedding were observed. The other series, as the preparatory investigation, the flow fields in the transonic compressor, NASA Rotor 37, were simulated under the several conditions, which corresponded to the operation at sea level static and at 10 km of altitude with low density and temperature. It was found that, in the case of operation at high altitude, the separation region on the blade surface became lager, and that the radial and reverse flow around the trailing edge become stronger than those under sea level static condition.

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비정렬 혼합 격자계에서 격자 변형 기법을 이용한 가변노즐 유동 해석 (NUMERICAL STUDY OF VARIABLE GEOMETRY NOZZLE FLOW USING A MESH DEFORMATION TECHNIQUE ON HYBRID UNSTRUCTURED MESHES)

  • 김재원;권오준
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.26-33
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    • 2013
  • In the present study, unsteady flow simulations of a variable geometry nozzle were conducted using a two-dimensional flow solver based on hybrid unstructured meshes. The variable geometry nozzle is used to achieve efficient performances of aircraft engines at various operating conditions. To describe the motion of the variable geometry nozzle, an algebraic method based on the basis decomposition of normal edge vector was used for the deformation of viscous elements. A ball-vertex spring analogy was used for inviscid elements. The aerodynamic data were obtained for a range of nozzle pressure ratios, and the validations were made by comparing the present results with available experimental data. The unsteady nozzle flows were simulated with an oscillating diverging section and a converging-diverging section. It was found that the nozzle performances are influenced by the nozzle exit flow characteristics, mass flow rate, as well as unsteady effects. These unsteady effects are shown to behave differently depending on the frequency of the nozzle motion.

무인기 S형 흡기구의 단면 형상에 따른 흡기구 성능 특성 (Intake Performance Characteristics according to S-duct Cross-section Shape in UAV)

  • 엄희옥;배지열;이남규;김지혁;남주영;조하나;조형희
    • 한국추진공학회지
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    • 제23권5호
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    • pp.107-114
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    • 2019
  • 다양한 군용기에서, S자 형상의 디퓨저(흡입구)는 터보팬 엔진의 블레이드가 외부에 노출되는 것을 방지하기 위해 사용된다. 군용 항공기의 흡입구 형상은 F-22와 같은 직사각형, F-16과 같은 초승달모양, MG-25와 같은 타원형 등으로 다양하다. 본 연구에서는 수치해석을 통해 다양한 입구 형상을 갖는 S자 디퓨저의 공력 성능을 평가하였다. 또한, S형 덕트 중단부 단면 형상을 초승달 모양으로 변경하여 공력 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 결과적으로, 공력 성능은 다양한 입구 모양에 따라 압력회복률에 약간의 차이를 보였다. 또한 압력왜곡은 직사각형 입구 형태에서 가장 낮았다. 중간단면의 형상이 타원형에서 초승달 모양으로 변경되었을 때, 전체 압력 회복은 높은 수준을 유지했다. 압력왜곡의 경우 초승달 형의 중간 단면을 갖는 덕트가 타원형 중간 단면 덕트보다 균일한 압력 분포를 나타내었다.

Transonic buffet alleviation on 3D wings: wind tunnel tests and closed-loop control investigations

  • Lepage, Arnaud;Dandois, Julien;Geeraert, Arnaud;Molton, Pascal;Ternoy, Frederic;Dor, Jean Bernard;Coustols, Eric
    • Advances in aircraft and spacecraft science
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    • 제4권2호
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    • pp.145-167
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    • 2017
  • The presented paper gives an overview of several projects addressing the experimental characterization and control of the buffet phenomenon on 3D turbulent wings in transonic flow conditions. This aerodynamic instability induces strong wall pressure fluctuations and therefore limits flight domain. Consequently, to enlarge the latter but also to provide more flexibility during the design phase, it is interesting to try to delay the buffet onset. This paper summarizes the main investigations leading to the achievement of open and closed-loop buffet control and its experimental demonstration. Several wind tunnel tests campaigns, performed on a 3D half wing/fuselage body, enabled to characterize the buffet aerodynamic instability and to study the efficiency of innovative fluidic control devices designed and manufactured by ONERA. The analysis of the open-loop databases demonstrated the effects on the usual buffet characteristics, especially on the shock location and the separation areas on the wing suction side. Using these results, a closed-loop control methodology based on a quasi-steady approach was defined and several architectures were tested for various parameters such as the input signal, the objective function, the tuning of the feedback gain. All closed-loop methods were implemented on a dSPACE device able to estimate in real time the fluidic actuators command calculated mainly from the unsteady pressure sensors data. The efficiency of delaying the buffet onset or limiting its effects was demonstrated using the quasi-steady closed-loop approach and tested in both research and industrial wind tunnel environments.