International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제13권3호
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pp.282-295
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2012
Fiber reinforced polymer matrix composites are widely used to provide protection against ballistic impact and blast events. There are several factors that govern the structural response and mechanical properties of a textile composite structure, of which the fiber-matrix interfacial behavior is a crucial determinant. This paper reviews the microbond or microdroplet test methodology that is used to characterize the fiber-matrix interfacial behavior, particularly the interface shear strength (IFSS). The various analytical, experimental, and numerical approaches applied to the microbond test are reviewed in detail.
The simulation of the ballistic trajectory of penetrator into the spaced multi-layer RC targets is very important to predict the hitting condition in subsequent target. Because of perturbation by lateral load of penetrator caused by asymmetric hitting position between penetrator and steel bar reinforcement, penetrator rotates and deviates from the straight path. Therefore, penetration capability of penetrator is decreased in the subsequent targets. This paper presents the result of the penetration of steel-bar-reinforced concrete target by using the explicit finite element code LS-DYNA. A series of computations is performed and compared to experimental data and the computed results are in good agreement with the experimental results over a wide range of velocities. And then we conduct the simulation according to various RC target hitting condition and impact velocities.
CFRP composite materials have wide application in structure materials of airplane, ships, and aero space vehicles because of their high strength and stiffness. This paper is to study the effects of curvature and orientation angle on the penetration characteristics of CFRP laminate shell. They are staked with 8 Ply specimens [0$_2$/90$_2$]$_{s}$, [0/90$_2$/0]$_{s}$ and the stacked of outer plates degree with 12 Ply specimens [0$_3$/90$_3$]$_{s}$, [0$_2$/90$_2$/0]$_{s}$ and [90$_3$/0$_3$], [90$_2$/0$_2$/90]S. They are manufactured to varied curvature radius (R=100,150,200mm and $\infty$). They are cured by heating to the appropriate harding temperature(13$0^{\circ}C$) by mean of a heater at the vaccum bag of the autoclave. Test specimens were prepared with dimensions 100mm$\times$140mm. When the specimen is subjected to transverse impact by a steel ball, the velocity of the steel ball was measured both before and after impact by determining the time for it to pass two ballistic-screen sensor located a known distance apart. In general, kinetic energy after impact-kinetic energy before impact rised in all specimens. This study observed a fracture mode inside the specimen after a penetration test using a digital camera and it examined a fracture mode and a penetration mode to stack of outer orientation angle and curvature.rvature.
고성능 직물은 방탄, 방검 등의 개인 보호구뿐만 아니라, 우주보호시스템, 차량방탄 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 또한 고성능 직물의 성능향상을 위한 다양한 종류의 연구가 진행되었고, 동시에 많은 해석 방법들이 개발되어 왔다. 본 연구에서는 고속 및 초고속 충돌, 충격 현상 등에 특화된 상용해석 프로그램인 Autodyn을 사용하여 국산 고성능 직물인 Heracron의 고속 충돌 현상을 최초로 모사하였다. Heracron 직물에 사용된 입력 물성치별 민감도를 확인하는 해석을 수행하였다. 시험의 검증을 위해 2단 경 가스건을 사용하여 직물 1, 3, 5장의 시편을 약 200-500 m/s의 알루미늄 구체의 충돌시켜 전 후 속도를 측정하였다. Autodyn 프로그램을 이용하여 Heracron 직물의 고속 충돌 현상을 성공적으로 구현하였다.
우주 발사체는 치밀한 비행 계획에 따라 사전에 결정된 경로를 비행하도록 설계된다. 그러나 비정상으로 추력이 종료되거나 계획된 비행경로를 이탈한 경우, 또는 자유 낙하 중인 대기권 재진입 발사체에 대한 추적 과정에서 추적 센서의 측정이 불가하게 된 경우 등에는 별도의 추적 장비를 이용한 추적 또는 신속한 낙하지점 추정이 필요하다. 본 논문에서는 클러터 환경에서 무추력 탄도 비행 중인 발사체에 대한 위치 정보를 획득하고 트랙을 생성 및 유지하기 위하여 Integrated Track Splitting(ITS) 알고리듬과 Extended Kalman Filter(EKF)를 결합한 ITS-EKF 알고리듬 적용을 제안한다. 따라서 대기권 재진입 발사체에 대하여 ITS-EKF 알고리듬을 적용한 시뮬레이션을 통해 추적 성능 확인 및 지상 낙하지점을 추정한다. ITS-EKF 알고리듬 적용 결과의 적절성을 확인하기 위하여 ITS와 Particle Filter를 결합한 ITS-PF 알고리듬을 적용하여 구한 추적 성능 및 낙하지점 분포 결과와 비교하여 제시된 알고리듬이 효과적인 실시간 On-line 낙하지점 추정에 사용이 가능함을 확인한다.
본 연구에서는 무게 약 1톤, 속도 약 100km/h에 달하는 멀티콥터 형 UAM(Urban Air Mobility)가 도심 지역에서 추락했을 때 발생할 수 있는 인명피해를 정량적으로 분석하였다. UAM 수요가 가장 많을 것으로 예상되는 서울지역의 인구밀도 및 건물 데이터 베이스를 기반으로 UAM 추락 시 충돌에 노출되는 인구를 도출하였고 멀티콥터 형 비행체가 제어 불가능한 상태에서의 무동력 추락을 고려하여 항력을 고려한 자유낙하 모델을 통해 UAM 추락 시 사고영향 반경을 계산하였다. 더불어, 사고영향 반경이 증가할 때 지상의 인명피해의 변화를 분석하였다. 최종적으로 서울지역에 대한 UAM 추락 시 지상 인명피해 맵을 생성하였고 서울의 대부분의 지역에서 UAM 추락 시 약 1~10명 내외의 인명피해가 발생할 수 있음을 확인하였다. 이를 통해 TLS (Target Level of Safety)를 만족하는 UAM의 고장률 요구사항을 분석하였다.
본 연구에서는 3D 아이소파라메트릭 쉘요소 모델을 사용하여 전단농화유체(STF: shear thickening fluid)가 함침된 케블라 페브릭(Kevlar fabric) 복합재의 방탄성능에 대하여 해석을 수행하였다. 다양한 적층복합재(12, 18, 20, 24-layer)를 대상으로 탄두 초기속도에 따른 충돌 후 속도(Residual velocity)를 측정하여 실험치와 비교하였다. SFT가 함침된 복합재의 방탄 성능의 효과를 검증하기 위하여 다양한 속도영역에서 STF가 함침된 것과 함침 되지 않은 것의 방탄성능을 비교하였다. STF가 함침된 케블라 페브릭은 450 m/s 이하의 저속에서는 비교적 큰 마찰효과를 일으키며 고속에서는 STF가 함침된 Kevlar fabric의 마찰효과는 기대할 수 없는 수준으로 오히려 역효과를 일으키는 것을 확인할 수 있었다. 연구를 통해 STF가 함침된 케블라 페브릭의 특성을 퇴화 3D 쉘 요소를 사용하여 효과적으로 모사할 수 있었으며, 실험 치와의 결과 비교를 통하여 그 유효성을 검증하였다.
군용 회전익 항공기는 임무 특성상 피탄 환경에 노출이 많이 되며, 피탄 후 연료누설에 의한 화재는 인명 손실로 직결된다. 피탄 시 조종사 및 승무원 생존성 향상을 위해 회전익 항공기 연료탱크는 내탄 성능과 내 폭발 성능이 요구된다. 내탄 성능은 자기밀폐성 셀을 연료탱크에 적용하여 만족시킬 수 있으며, 내폭발 성능은 폭발가능 영역의 산소 농도를 낮추는 방법과 열에 의한 연료의 증발을 최소화하여 가연성 연료 증기의 생성을 억제하는 방법을 통해 만족시킬 수 있다. 한국형 기동헬기는 피탄에 대한 내폭발 요구도를 만족시키기 위해 불활성가스발생장치를 통해 연료탱크 내 불활성 가스를 충진 시켜 산소농도를 낮추는 방법을 적용하고 있다. 본 논문에서는 국내 무기체계 양산단계의 부품국산화 업무 절차에 따라 개발된 불활성가스 발생장치의 개발 과정 전반에 대하여 기술하고 있다. 순수 국내 기술력을 통해 개발/제작 되었으며, 단품 성능 시험 및 항공기 장착 시험을 통해 기 장착되어 있는 제품 대비 동등이상의 성능을 가짐을 확인할 수 있었다.
새로운 탄두 기술은 탄도 미사일 적재로부터 높은 파괴성능을 얻기 위해 설계 및 개발 되어왔다. 주로 발사체 또는 관통자를 포함하는 중앙 탄두 코어의 설계와 관련된 많은 연구가 있다. 분명히, 소형 폭탄 또는 자탄 적재 유형 구성은 많은 충격을 요구하기 때문에 하나의 발사체로부터 살상에 매우 취약하다. 이러한 요구사항을 바탕으로 최적의 직격요격체 구성은 모든 자탄을 직격할 수 있는 최소 질량과 상대 속도를 가져야 한다. 관통자 형상과 크기의 설계는 직접적으로 탄두의 공간과 중량에 관련되어 있다. 관통자의 형상, 크기, L/D, 재료 그리고 폭발팩의 구간 내부에 삽입되는 방식은 성공적인 관통자 설계 완성에 중요하다. AUTODYN-3D code 가 관통자의 관통특성을 연구하기 위해 사용되었다. 수치해석의 목적은 초기속도, 관통자의 L/D 및 형상과 같은 다양한 초기 조건 아래 초고속 충격에 의해 생성되는 관통자의 관통특성을 확인하는 것이다.
극초음속 미사일은 전 세계에서 가장 많은 관심을 받는 군사기술이다. 러시아, 중국, 미국이 주도하고 있고 다른 나라 역시 경쟁적으로 동참하고 있다. 극초음속 미사일은 탄도미사일과 순항미사일의 장점을 모두 혼합한 미사일로 기존 방어체계로는 요격이 쉽지 않다. 해군은 기술군으로 과학기술 발전은 해양전략에 많은 영향을 미쳐왔다. 해양전략의 핵심은 해양통제다. 이는 점령보다 해양의 사용권리에 대한 문제이며 확보는 수단이고 행사하는 것이 그 목적이다. 극초음속 미사일은 해양통제의 확보 면에서 제한요인으로 작용한다. 극초음속 미사일의 빠른 속력과 강력한 파괴력은 요격이 어려울 뿐만 아니라 단 한발에도 손상통제가 의미없는 수준의 피해가 발생한다. 이로 인해 해양거부능력이 지리적, 질적으로 향상됨에 따라 해양통제 달성이 어려워 질 것이다. 극초음속 미사일은 해양력투사/방어, 해상교통로 공격/방어라는 해양통제 행사면에서는 각각 기회요인과 제한요인으로 동시에 작용한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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