• 한국항공우주학회지
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• 제38권6호
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• pp.547-556
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• 2010

항공기의 안전성 확보 및 투하되는 탄의 정확도 증대를 위한 새로운 개념의 활공비행체 개발이 많은 기업에서 진행 중에 있다. 항공기의 장착 공간 및 활공거리 증대를 고려하여 세장비가 큰 전개되는 날개를 채택하는 것이 일반적이다. 큰 세장비의 날개 구조물은 상대적으로 낮은 강성에 의하여 과도한 탄성변형 뿐 아니라 플러터 발생의 가능성이 높아지게 된다. 본 연구는 큰 세장비 날개에 대하여 유체-공력 연계기법을 이용, 구조변형에 의한 공력특성의 변화 및 플러터 발생가능성에 대하여 검토하였다. 공기력 계산을 위하여 FLUENT 코드가 구조 동특성 해석을 위하여 ABAQUS 상용코드가 사용되었으며, 국부지지 방사기저함수로 구성된 Code-bridge를 이용한 입력 자료의 보간 및 사상을 수행하였다. 해석 결과 고려된 활공 조건에서 구조 변형에 의한 공력 특성의 변화가 발생하는 것이 관측되었으며, 이에 의한 진동도 계속적으로 발생되는 것으로 표현되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권5호
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• pp.335-342
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• 2020

스텔스 성능을 향상시키기 위해 꼬리날개를 제거한 무미익 항공기는 러더(rudder)를 대체하여 스포일러(spoiler)를 활용하여 방향조종을 수행한다. 짧은 시간에 스포일러 작동을 반복하는 경우 비정상적(unsteady)이고 비선형적인 공력특성이 발생하여 항공기 비행성능에 역효과(adverse effect)를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 dynamic mesh 기법을 적용한 전산해석을 통하여 스포일러 전개에 따른 에어포일의 비정상 공력 특성을 해석하였다. 스포일러 전개 속도, 장착 위치, 전개 스케줄(deployment scheduling) 변화에 따른 공력특성을 분석하여 스포일러의 동적 작동에 따른 역효과를 감소시킬 수 있는 방안을 검토하였다. 스포일러 장착위치 및 전개 방식의 적절한 선정을 통해 스포일러 동적 역효과를 감소시킬 수 있음을 확인하였으며, 에어포일 형상최적화를 통한 역효과 감소방안에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 판단된다. 이러한 동적 공력 데이터는 향후 무미익 형태의 항공기 개발에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권2호
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• pp.186-196
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• 2017

In order to resolve the trimming difficulty in rotor CFD calculations, a high-efficiency and improved "delta trim method" is established to compute the blade control settings that are necessary to identify the blade motion. In this method, a simplified model which combines the blade element theory and different inflow models is employed to calculate the control settings according to the target aerodynamic forces, then it is coupled into a CFD solver with unsteady Navier-Stokes equations by the delta methodology, which makes the control settings and aerodynamics calculated and updated in the meantime at every trim cycle. Different from the previous work, the current research combines the inflow model based on prescribed wake theory. Using the method established, the control settings and aerodynamic characteristics of Helishape 7A, AH-1G and Caradonna-Tung rotors are calculated. The influence of different inflow models on trimming calculations is analyzed and the computational efficiency of the current "delta trim method" is compared with that of the "CFD-based trim method". Furthermore, for the sake of improving the calculation efficiency, a novel acceleration factor method is introduced to accelerate the trimming process. From the numerical cases, it is demonstrated that the current "delta trim method" has higher computational efficiency than "CFD-based trim method" in both hover and forward flight, and up to 70% of the amount of calculation can be saved by current "delta trim method" which turns out to be satisfactory for engineering applications. In addition, the proposed acceleration factor shows a good ability to accelerate the trim procedure, and the prescribed wake inflow model is always of better stability than other simple inflow models whether the acceleration factor is utilized in trimming calculations.

• 한국전산유체공학회지
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• 제19권2호
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• pp.66-71
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• 2014

Aerodynamic design of a vehicle has very important meaning on the fuel economy, dynamic stability and the noise & vibration of a moving vehicle. In this study, the correlation of aerodynamic effect between two model vehicles moving inline on a road was studied with the basic SAE model vehicle. Drag and lift are two main physical forces acting on the vehicle and both of them directly effect on the fuel economy and driving stability of the vehicle. For the research, the distance between two vehicles is varied from 5m to 30m at the fixed vehicle speed, 100km/h and the side-wind was assumed to be zero. The main issue for this numerical research is on the understanding of the interaction forces; lift and drag between two vehicles formed inline. From the study, it was found that as the distance between two vehicles is closer, the drag force acting on both the front and rear vehicle decreases and the lift force has same trend for both vehicle. As the distance(D) is 5m, the drag of the front vehicle reduced 7.4% but 28.5% for the rear-side vehicle. As the distance is 30m, the drag of the rear vehicle is still reduced to 22% compared to the single driving.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권2호
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• pp.260-267
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• 2016

The design process of blended inlet body (BIB) for the preliminary design of a near-space high supersonic unmanned aerial vehicle (HSUAV) is presented. The mass flow rate and cowl area of inlet at a design point are obtained according to the cruise condition of the HSUAV. A mixed-compression axisymmetric supersonic inlet section with a fixed geometry reasonably matching the high supersonic cruise state is created by using the inviscid theory of aerodynamics. The inlet section is optimized and used as a baseline section for the BIB design. Three BIB concepts for the HSUAV are proposed, and their internal aerodynamic characteristics of inlet are evaluated using Euler computational fluid dynamics (Euler CFD) solver. The preferred concept is identified, in which the straight leading edge of the baseline HSUAV configuration is modified into the convex leading edge to accommodate the inlet and meet the requirements of the cowl area to capture the sufficient air flow. The total recovery of inlet for the preferred BIB concept and the aerodynamic characteristics of the modified HSUAV configuration are verified using Navier-Stokes computational fluid dynamics (NS CFD) solver. The validation indicates that the preferred BIB concept can meet both the requirements of the inlet and aerodynamic performance of the HSUAV.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권2호
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• pp.113-120
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• 2009

로터-기체 사이의 간섭작용을 정확하게 계산하기 위해서는 로터의 회전을 사실적으로 모사할 수 있는 로터-기체 결합형상의 Navier-Stokes 해석이 필요하다. 하지만 회전하는 로터를 포함한 전기체를 해석할 경우 격자가 증가함에 따라 계산 비용과 시간이 증가된다. 모멘텀 소스 방법은 로터를 디스크 격자에 모멘텀 소스로 대체하여 시간 평균된 로터-기체의 간섭작용을 해석하므로 비교적 경제적이면서도 정확한 결과를 얻을 수 있다. 일반적으로 모멘텀 소스 값은 블레이드 요소 이론을 이용하여 구하지만 결과의 정확성이 떨어진다. 따라서 본 연구에서는 모멘텀 소스를 Moving mesh 방법을 이용한 Navier-Stokes 계산을 통해 구하여 정확성을 높였다. 이 모멘텀 소스 값을 이용하여 정상해석을 하여 실험결과와 비교하였다. 기존의 모멘텀 소스 방법은 시간 평균된 유동장만 관찰할 수 있으므로 비정상 유동장을 관찰하기 위하여 비정상 로터-기체 간섭작용 해석 모델을 개발하여 실험결과와 비교해 보았다. 검증을 위하여 간단한 형상인 Georgia Tech 형상을 사용하여 실험결과와 비교해 보았으며 본 연구의 계산결과가 실험결과와 잘 일치하는 것을 볼 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권10호
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• pp.984-991
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• 2009

본 연구에서는 충격파 및 유동박리효과를 고려하여 항공기 동체-날개 형상(DLR-F4)에 대한 천음속 공탄성 응답해석을 수행하였다. 시간 영역에서 전산유체역학, 유한요소모델 및 전산구조동역학 기법을 활용한 유체-구조 연계시스템을 적용하여 공탄성 해석을 수행 하였으며, 이를 이용하여 비행체의 설계에 정확하고 유용한 결과를 제시할 수 있다. 천음속 영역에서 항공기 동체-날개 형상에 대해 비선형 비정상 공력해석을 수행하기 위하여 6면체 구조 격자를 생성하였고, Navier-Stokes 방정식을 적용하였다. 항공기 동체-날개 형상의 정적 및 동적 공탄성 응답 특성을 파악하였고, 항공기 설계 및 시험 연구자에게 실제적이고 유용한 결과를 제시할 수 있다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제13권1호
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• pp.43-57
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• 2012

In a modern aircraft, there are many variations in its mass, stiffness, and aerodynamic characteristics. Recently, an analytical approach was proposed, and this approach uses the idea of uncertainty to find out the most critical flight flutter boundary due to the variations in such aerodynamic characteristics. An analytical method that has been suggested to predict robust stability is the mu method. We previously analyzed the robust flutter boundary by using the mu method, and in that study, aerodynamic variations in the Mach number, atmospheric density, and flight speed were taken into consideration. The authors' previous attempt and the results are currently quoted as varying Mach number mu analysis. In the author's previous method, when the initial flight conditions were located far from the nominal flutter boundary, conservative predictions were obtained. However, relationships among those aerodynamic parameters were not applied. Thus, the varying Mach number mu analysis results required validation. Using an optimization approach, the varying Mach number mu analysis was found out to be capable of capturing a reasonable robust flutter boundary, i.e., with a low percentage difference from boundaries that were obtained by optimization. Regarding the optimization approach, a discrete nominal flutter boundary is to be obtained in advance, and based on that boundary, an interpolated function was established. Thus, the optimization approach required more computational effort for a larger number of uncertainty variables. And, this produced results similar to those from the mu method which had lower computational complexity. Thus, during the estimation of robust aeroelastic stability, the mu method was regarded as more efficient than the optimization method was. The mu method predicts reasonable results when an initial condition is located near the nominal flutter boundary, but it does not consider the relationships that are among the aerodynamic parameters, and its predictions are not very accurate when the initial condition is located far from the nominal flutter boundary. In order to provide predictions that are more accurate, the relationships among the uncertainties should also be included in the mu method.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권1호
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• pp.1-9
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• 2017

본 논문은 초음속 공탄성(aeroelastics) 해석 시간 절약을 위한 준-정상 축약 모델을 제안하고 이를 검증하였다. 유동이 초음속이고 유동의 특성시간이 구조변형의 특성시간에 비해 작을 경우, 유동의 비정상성이 작아 비정상 유동해 대신 정상 유동해를 이용하여 공탄성 해석을 할 수 있다. 크리깅 기법을 적용하여 유동의 축약모델을 구축하였다. 매 시간 축약모델로부터 예측된 표면해가 구조해석의 경계조건으로 사용되었다. 크리킹 기법을 적용한 축약모델을 비정상해석 결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권11호
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• pp.1039-1048
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• 2008

본 논문에서는 새로운 비선형 와류격자법 계산 과정이 제안된다. 기존의 계산 과정은 자유와의 형태 계산을 위해 내부 반복계산 및 하향이완법을 포함한다. 하지만 본 논문에서는 유사 정상 개념에 기초한 새로운 수식을 제안하여 자유와의 형태를 계산함으로써, 계산 과정에서 내부 반복계산 및 하향이완법을 생략한다. 또한 반복계산이 진행됨에 따라 각 분절에 유도되는 유속도를 적절히 평균해 줌으로써 알고리듬의 수치적 안정성을 향상시킨다. 그리고 낮은 종횡비 날개에 대한 수치실험을 수행하여 분절의 길이, 와류중심반경, 후류영역 계산범위 등과 같은 중요 인자들의 적절한 기준을 경험적으로 결정한다.