International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제16권4호
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pp.624-635
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2015
Design space exploration has been much neglected in aircraft conceptual design phase, which often leads to a waste of time and cost in design, manufacture and operation process. It is necessary to explore design space based on operational system-of-systems (SoS) simulation during the early phase for a competitive design. This paper proposes a methodology to analyze aircraft performance parameters in four steps: combination of parameters, object analysis, operational simulation, and key-parameters analysis. Meanwhile, the design space of an unmanned aerial vehicle applied in earthquake search and rescue SoS is explored based on this methodology. The results show that applying SoS simulation into design phase has important reference value for designers on aircraft conceptual design.
The early-phase naval ship design demands requirements synthesis rather than design synthesis, which conducts engineering design for several domains on a detailed level. Requirements synthesis focuses on creating a balanced set of required operational capabilities satisfying user's needs and concept of operations. Requirements are evolved from capability based languages to function based language by statistical exploration and engineering design which are derived in the following order: concept alternative, concept baseline, initial baseline and functional baseline. The early-phase naval ship design process can be divided into three passes: concept definition, concept exploration and concept development. Main activities and outcomes in each pass are shortly presented. Concept definition is the first important step that produces a concept baseline through extensive design space exploration promptly. Design space exploration applies a statistical approach to explore design trends of existing ships and produce feasible design range corresponding to concept alternative. It further helps naval systems engineers and operational researchers by inducing useful responses to user and stakeholders' questions at a sufficient degree of confidence and success in the very early ship design. The focus of this paper is on the flow of design space exploration, and its application to a high-speed patrol craft. The views expressed in this paper are those of the authors, and do not reflect the official policy or rule of the Navy.
기존의 홀추력기 개념 설계는 비용이 많이 소요되며 과거의 데이터에 기반한 실험적 방법에 근거하고 있다. 본 연구에서는 이러한 홀추력기의 설계 과정을 향상시키기 위해 최근 제안된 수치적 방법에 근거하여 설계 목적에 적합한 설계 공간을 설정하고 이에 대한 설계 공간 탐색을 수행하였다. 설계 공간 탐색의 결과를 통해 기본적으로 주어진 설계 공간에 대한 성능 범위를 결정하였으며 성능간의 관계를 분석하였다. 세부적인 결과 분석을 통해 홀추력기의 주요한 설계 변수로는 양극에서의 질량유량과 방전전압임을 도출하였다.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제8권2호
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pp.28-36
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2007
A multi-objective design exploration for a three-element airfoil consisted of a slat, a main wing, and a flap was carried out. The lift curve improvement is important to design high-lift system, thus design has to be performed with considered multi-angle. The objective functions considered here are to maximize the lift coefficient at landing and near stall conditions simultaneously. Kriging surrogate model which was constructed based on several sample designs is introduced. The solution space was explored based on the maximization of Expected Improvement (EI) value corresponding to objective functions on the Krigingmodels. The improvement of the model and the exploration of the optimum can be advanced at the same time by maximizing EI value. In this study, a total of 90 sample points are evaluated using the Reynolds averaged Navier-Stokes simulation(RANS) for the construction of the Kriging model. In order to obtain the information of the design space, two data mining techniques are applied to design result. One is functional Analysis of Variance(ANOVA) which can show quantitative information and the other is Self-Organizing Map(SOM) which can show qualitative information.
A new approach, Multi-Objective Design Exploration (MODE), is presented to address Multidisciplinary Design Optimization (MDO) problems by CFD-CSD coupling. MODE reveals the structure of the design space from the trade-off information and visualizes it as a panorama for Decision Maker. The present form of MODE consists of Kriging Model, Adaptive Range Multi Objective Genetic Algorithms, Analysis of Variance and Self-Organizing Map. The main emphasis of this approach is visual data mining. An MDO system using high fidelity simulation codes, Navier-Stokes solver and NASTRAN, has been developed and applied to a regional-jet wing design. Because the optimization system becomes very computationally expensive, only brief exploration of the design space has been performed. However, data mining result demonstrates that design knowledge can produce a good design even from the brief design exploration.
In recent years, a number of missions have been planned and conducted worldwide on the planets such as Mars, which involves the unmanned robotic exploration with the use of rover. The rover is an important system for unmanned planetary exploration, performing the locomotion and sample collection and analysis at the exploration target of the planetary surface designated by the operator. This study investigates the development of mobility system for the rover ground model necessary to the planetary surface exploration for the benefit of future planetary exploration mission in Korea. First, the requirements for the rover mobility system are summarized and a new mechanism is proposed for a stable performance on rough terrain which consists of the passive suspension system with 8 wheeled double 4-bar linkage (DFBL), followed by the performance evaluation for the mechanism of the mobility system based on the shape design and simulation. The proposed mobility system DFBL was compared with the Rocker-Bogie suspension system of US space agency National Aeronautics and Space Administration and 8 wheeled mobility system CRAB8 developed in Switzerland, using the simulation to demonstrate the superiority with respect to the stability of locomotion. On the basis of the simulation results, a general system configuration was proposed and designed for the rover manufacture.
This paper designs a data link between a Lunar Orbiter (LO) and an Earth Station (ES), and analyzes the downlink performance of a space communications system for lunar exploration, conforming to the recommendations by the Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS). The results provided in the paper can be useful references for the design of reliable communication link for the Korean lunar exploration in the near future.
상호 호혜적으로 진행되는 심우주 탐사 시장에서 우리나라와 같은 심우주 탐사의 후발주자가 심우주 탐사선진국과 빠르게 보조를 맞추기 위해서는 개발기간과 비용을 줄일 수 있는 표준 심우주 탐사선 모델 도출이 필수적이다. 본 논문에서는 다양한 심우주 탐사선에 요구되는 공통설계를 기반으로 하는 표준 심우주탐사선 기본형, 경량형, 및 확장형에 대한 개념 및 형상을 새롭게 제시하였다. 제시된 형상은 모듈화 설계를 바탕으로 하여 확장성 및 설계/구현 효율성을 높였다. 그리고, 표준 심우주 탐사선의 3가지 형태에 적용 가능한 경량화/확장성을 기반으로 하는 전기시스템 설계에 대해서도 기술하였다.
Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO) is South Korea's first space exploration mission, developed by the Korea Aerospace Research Institute. It aims to develop technologies for lunar exploration, explore lunar science, and test new technologies. KPLO was launched on August 5, 2022, by a Falcon-9 launch vehicle from cape canaveral space force station (CCSFS) in the United States and placed on a ballistic lunar transfer (BLT) trajectory. A total of four trajectory correction maneuvers were performed during the approximately 4.5-month trans-lunar cruise phase to reach the Moon. Starting with the first lunar orbit insertion (LOI) maneuver on December 16, the spacecraft performed a total of three maneuvers before arriving at the lunar mission orbit, at an altitude of 100 kilometers, on December 27, 2022. After entering lunar orbit, the commissioning phase validated the operation of the mission mode, in which the payload is oriented toward the center of the Moon. After completing about one month of commissioning, normal mission operations began, and each payload successfully performed its planned mission. All of the spacecraft operations that KPLO performs from launch to normal operations were designed through the system operations design process. This includes operations that are automatically initiated post-separation from the launch vehicle, as well as those in lunar transfer orbit and lunar mission orbit. Key operational procedures such as the spacecraft's initial checkout, trajectory correction maneuvers, LOI, and commissioning were developed during the early operation preparation phase. These procedures were executed effectively during both the early and normal operation phases. The successful execution of these operations confirms the robust verification of the system operation.
To realize magnetic sails, momentum of the solar wind should be efficiently transferred to a spacecraft via magnetic field, which is produced around a spacecraft. In this paper, two important physical processes are addressed: 1) diffusive processes caused by plasma turbulence at the magnetospheric boundary around the spacecraft; and 2) field aligned current loops that will electrically connect the magnetospheric boundary and the spacecraft. The idea of the magnetic sails will be demonstrated by an experimental simulator, in which a fast plasma beam will penetrate into a dipole magnetic field. For that purpose, the two important physical processes should be scaled down to a small laboratory experiment in a space chamber. From the scaling considerations, the interaction can be scaled down if high-speed and high-density $(10^{19}m^{-3})$ plasma jet is used with 1-T-class magnetic field.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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