• 소성∙가공
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• 제23권8호
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• pp.482-488
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• 2014

Flexible forming technology has advantages in sheet metal forming, because it can be implemented to produce various shaped molds using a single apparatus. Due to this advantage, it is possible to apply it to the manufacture of an aircraft winglet mold. Presently, most aircraft winglets are manufactured from composite materials. Therefore, the mold for the curing process is an essential element in the fabrication of such composite materials. Compared to conventional mold forming, flexible forming has some advantages such as reduced manufacturing cost and uniformity of mold thickness. If the thickness of the mold is consistent, then the heat transfer will occur uniformly during the curing process leading to improved formability of the composite material. In the current study, numerical simulations were performed to investigate the possibility of flexible forming for manufacturing of the winglet mold. In order to match the size of the actual product, the shape of objective surface was divided to fit the dimensions of the apparatus. The results from the numerical simulations are compared with the objective surface to verify the accuracy. In conclusion, the current study confirms the feasibility and the potential to manufacture winglet molds by flexible forming.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권4호
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• pp.273-279
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• 2021

윙렛은 유도항력을 줄이기 위한 장비로, 1980년대부터 보잉사에서 제작한 항공기에 장착되기 시작했고, 에어버스에서는 2009년부터 'Sharklet'이라는 이름의 윙렛을 개발하여 A320 Family에 장착 옵션으로 제공하기 시작했다. 윙렛은 날개 끝단에서 발생하는 유도항력을 감소시켜 이륙성능 향상, 연료소모량 감소, 유상탑재량 증대 및 운항거리 증가의 효과를 내고 있다. 본 연구는 Sharklet이 장착된 A321 항공기와 미장착된 A321 항공기의 실제 운항 데이터를 분석하여 윙렛 장착에 따른 연료 효율성 향상을 검증하고 이에 따른 경제성 분석을 목적으로 한다. 이를 통해 항공기 도입 시 윙렛 장착 사양 결정 혹은 기존 항공기의 업그레이드를 위한 의사 결정에 활용할 수 있다. 이를 위해 윙렛 장착에 따른 공력 특성 연구 사례조사와 효과 확인 연구를 수행하고 경제성을 검증하였다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제8권4호
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• pp.303-330
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• 2021

The paper discusses the effect of the winglets on the aerodynamic and aeroacoustic performance of Boeing 737-800 aircraft by numerical approach. For this purpose, computational fluid dynamics and fluent commercial software are used to solve the compressible flow governing equations. The RANS method and the K-ω SST turbulence model are selected to simulate the subsonic flow around the wing with acceptable accuracy and low computational cost. The main variables of steady flow around the simple and blended wing in constant atmospheric conditions are computed by numerical solution of governing equations. The solution of the acoustic field has also been accomplished by the broad-band acoustic source model. The results reveal that adding a blended winglet increases the pressure difference near the wingtip,which increases the lift force. Also, the blended winglet reduces the power and magnitude of vorticities around the wingtip, which reduces the wing's drag force. The effects of winglets on aerodynamic forces lead to a 3.8% increase in flight range and a 3.6% increase in the maximum payload of the aircraft. Also, the acoustic power level variables on the surfaces and fields around the wing have been investigated integrally and locally.

• 한국융합학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.215-219
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• 2021

본 연구에서는 윙렛이나 샤크렛을 장착한 비행기 날개 주위에서의 유동 해석을 하였다. 윙렛이 없는 모델에서는 공기가 날개 옆으로 흐르면서 날개 끝부분에 유동이 집중되는 것을 볼 수 있다. 윙렛이나 샤크렛이 있는 경우가 윙렛이 없는 모델보다 날개 아랫부분에 생기는 압력이 넓은 영역에서 더 낮은 압력이 발생한다. 해석 결과로서, 날개 옆으로 흐르는 공기가 주 날개 위쪽으로 넘어와 회전하는 것을 볼 수 있다. 샤크렛이 있는 모델이 그 유동 속도가 가장 빨리 흐르는 것을 알 수 있다. 샤크렛이 있는 모델의 경우에는 그 최대의 유동의 전압력이 날개의 아래쪽에 분포하여 날개의 양력이 더 향상될 수 있다고 사료된다. 그리고 항공기 날개 끝부분의 형상에 따른 공기 유동에 대한 본 연구에서의 해석 결과들은 그 융합연구에 도움이 될 수 있다고 사료된다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 춘계학술대회논문집
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• pp.39-42
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• 2009

The aerodynamic characteristics of aircraft winglet with structural deformation was investigated using the static FSI(Fluid-Structure Interaction) system. The system, comprised of CAD, CFD, CSD, VSI, and grid regeneration modules, was constructed. In the process VSI, grid regeneration, and integration modules were developed to combine CSD and CFD modules. As a test model, KC-135A, the double winglet suggested by Whitcomb, was selected and its aerodynamic characteristics for the rigid and deformable models was calculated by applying the static FSI system. As a result, the lift and drag coefficients of test models were reduced to 11% and 1.3%, respectively.

• 항공우주기술
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• 제7권1호
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• pp.24-29
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• 2008

최근의 유가인상과 관련하여 상업용 및 군용 항공기 운용시의 연료 효율을 높이고자 하는 노력이 가속화되고 있다. 관련 연구에 의하면 수송기와 비즈니스 젯 항공기에 있어서 윙렛은 공력/구조적 효율성을 향상시키고, 적은 중량 증가로 저속 수송기의 상승 성능을 향상시킨다고 보고된 바 있다. 윙렛은 일반적으로 날개 끝에 장착되는 작은 공력면이며, 날개에 수직에 가깝게 장착되어 날개 끝단 와류의 순환 유동장내에서 작용한다. 윙렛의 설계는 위치, 높이, 테이퍼비, 후퇴각, 익형, toe-out 및 켄트각 등 많은 요소를 고려해야 하는 매우 복잡한 과정이다. 최근에는 미국 보잉사의 B737-800과 B787 등의 최신 기종에서 Blended 윙렛을 성공적으로 적용하여 날개끝의 길이를 늘리는 것(Wing Tip Extension) 보다 적은 추가 중량으로 같은 순항 성능을 도출하는데 성공하였다. 윙렛의 점성저항으로 인하여 최소항력은 증가하지만 높은 양력계수에서는 유도항력의 감소로 전체 항력이 감소하게 됨을 알 수 있다. 따라서, 윙렛은 강한 날개끝 와류를 발생시키는 높은 양력계수에서 순항하는 항공기에 더욱 적합하다.

• 한국항공운항학회지
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• 제29권3호
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• pp.44-51
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• 2021

PIP is an abbreviation of 'Performance Improvement Package', which is a package that can improve performance by applying some design changes to existing aircraft. Boeing provides PIP applicable to B777-200, and Airbus provides PIP applicable to A350-900 as standard. PIP provided by Boeing and Airbus is a separate task, but it is expected to reduce fuel consumption by reducing drag through aerodynamic improvements. The PIP applied to the A350-900 includes work such as increasing Winglet Height and re-twisting Outboard Wing. This study is to verify the effect of PIP application of the A350-900 aircraft and use it as basic data for economic analysis. The aerodynamic improvement studies and expected effects of the PIP application were examined, and the actual flight data of the PIP-applied and the non-applied aircraft were compared to confirm the PIP application effect. This paper provides empirical results for the aviation industry on the PIP application efficiency as a method of improving fuel efficiency and reducing carbon emission.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제10권2호
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• pp.107-125
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• 2023

Drag reduction is significant research in aircraft design due to its effect on the cost of operation and carbon footprint reduction. Aircraft currently use conventional solid winglets to reduce the induced drag, adding extra structural weight. Fluidic on-demand winglets can effectively reduce drag for low-speed flight regimes without adding any extra weight. These utilize the spanwise airflow from the wingtips using hydraulic actuators to create jets that negate tip vortices. This study develops a computational model to investigate fluidic on-demand winglets. The well-validated computational model is applied to investigate the effect of injection velocity and angle on the aerodynamic coefficients of a rectangular wing. Further, the turbulence parameters such as turbulent kinetic energy (TKE) and turbulent dissipation rate are studied in detail at various velocity injections and at an angle of 30°. The results show that the increase in injection velocity shifted the vortex core away from the wing tip and the increase in injection angle shifted the vortex core in the vertical direction. Further, it was found that a 30° injection is efficient among all injection velocities and highly efficient at a velocity ratio of 3. This technology can be adopted in any aircraft, effectively working at various angles of attack. The culmination of this study is that the implementation of fluidic winglets leads to a significant reduction in drag at low speeds for low aspect ratio wings.

• 한국음향학회지
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• 제43권1호
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• pp.103-111
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• 2024

축류팬은 상대적으로 저압의 유동 영역에서 유동을 수송하기 위해 사용되며, 다양한 설계 변수에 대해 설계된다. 축류팬의 날개 끝 형상은 유동 및 소음 성능에 지배적인 역할을 수행하며 이에 대한 대표적인 유동 현상으로 날개 끝에서 발생하는 날개 끝 와류와 누설 와류가 있다. 이러한 3차원 유동 구조를 제어하기 위해 다양한 연구가 수행되어 왔으며, 항공기 분야에서 날개 끝 와류를 억제하고 효율을 증가시키기 위해 윙렛 형상이 개발되었다. 본 연구에서는 에어컨 실외기용 축류팬 날개에 적용된 윙렛 형상의 영향을 분석하기 위한 수치적, 실험적 연구를 수행하였다. 3차원 유동 구조 및 유동 소음을 수치적으로 분석하기 위해 unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식과 Ffocws-Williams and Hawkings(FW-H) 방정식을 전산유체역학 기법에 기초하여 수치 해석하였으며, 실험 결과와의 비교를 통해 수치 기법의 유효성을 검증하였다. 윙렛 형상에 따른 날개 끝 와류와 누설 와류의 형성의 차이를 3차원 유동장을 통해 비교하고, 그에 따른 공기역학적 성능을 정량적으로 비교하였다. 또한, 예측 유동장을 바탕으로 소음을 수치적으로 모사하여 윙렛 형상이 유동 소음 측면에 미치는 영향을 분석하였다. 대상 팬 모델의 시제품을 제작하여 유동 및 소음 실험을 실시하여 실제 성능을 정량적으로 평가하였다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제10권2호
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• pp.141-158
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• 2023

In current research work, the aerodynamics performance of a newly designed large flying V aircraft is numerically investigated. Three Flying V configurations, with V-angles of 50°, 70° and 90° that represent the minimum, moderate, and maximum configurations respectively, were designed and modeled to assess their aerodynamic performance at cruise flight conditions. The unstructured mesh was developed using ICEM CFD and Ansys-Fluent was used as an aerodynamic solver. The developed models were numerically simulated at cruise flight conditions with a Mach number equal to 0.15. K-ω SST turbulence model was chosen to account for flow turbulence.The authors performed steady flow simulations.The results obtained from the experimentation reveal that the maximum main angle configuration of 90° had the highest C_Lmax value of 0.46 compared to other configurations. While the drag coefficient remained the same for all three configurations, the 50° V-angle configuration achieved the maximum stall angle of 35°. With limited stall delay benefits, the flying V possesses no sufficient stability, due to the flow separation detected at whole elevon and winglet suction side areas at AoA equal and higher than 30°.