• 한국항공우주학회지
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• 제50권10호
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• pp.677-690
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• 2022

Actuator disk method 기반의 유동 해석자를 이용하여 수직 이착륙 복합형 비행체 중 하나인 이중 덕트 팬 항공기에 대한 공력해석을 수행하고 관련 지면 효과를 분석하였다. 회전 격자 기법을 이용한 해석결과와의 비교를 통해, 지면 효과 분석을 위한 해석자의 특성과 정확도를 함께 평가하였다. 지면과의 거리에 따른 공력 성능과 유동장 특성을 분석하였다. 지면과의 거리가 가까울수록 팬 추력은 증가하지만, 덕트, 동체, 날개의 수직력 감소로 인한 총 수직력 및 제자리 비행 효율의 저하를 확인하였다. 동체 하부의 유동장 분석으로부터 팬 후류와 지면 간의 상호작용에 의해 발생하는 지면 와류와 분수 유동을 확인하고, 이들이 비행체 공력 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 속도 프로파일 비교/검토를 통해 비행체로부터의 거리와 방향에 따른 기체 주변 아웃워시의 강도와 특성을 분석하였다. 또한 콜렉티브 피치각에 따른 지면 효과의 영향을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권1호
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• pp.1-12
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• 2022

소형무인기의 틸팅방식 추진장치로 소형덕티드팬을 적용하였을 때 나타나는 공력특성을 분석하기 위해 직경 104mm 전기추진 덕티드팬의 공력특성을 풍동시험을 통해 살펴보았다. 소형무인기 운영조건에서 나타나는 현상을 살펴보기 위해 OPPAV 축소시제기의 제자리비행, 전진비행 및 천이비행 조건을 시험조건으로 채택하였으며, 6분력 발란스를 사용하여 덕티드팬의 추력 및 측력, 토크를 측정하였다. 비행체 주날개 및 꼬리날개에 영향을 미칠 수 있는 팬 후류를 파악하기 위해 5공 프로브를 사용하여 덕트 후방 250mm 단면의 3차원 속도벡터를 측정하였다. 제자리비행 및 전진비행 조건에서 덕티드팬의 추력 및 토크 특성을 파악하였으며, OPPAV 축소시제기에 적용하기 위한 조건을 도출하였다. 천이비행 조건에서 틸트각 40° 이하에서는 각도가 변하여도 추력이 유지되는 특성을 보이고 있으며 그 이후 각에서는 점차 증가하는 경향이 나타났다. 측력은 틸트각 75°까지 지속적으로 증가하는 경향이 나타났다. 제자리비행 및 전진비행 조건에서 60m/s 수준의 축방향 속도성분과 12m/s 수준의 원주방향 속도성분이 측정되었다. 틸트각이 증가함에 따라 축방향 속도 최대값 위치가 회전중심선을 벗어나는 경향이 나타나고 있으며, 단면 와류 중심도 유사한 위치로 이동하는 경향이 나타나고 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.832-833
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• 2009

• 한국항공우주학회지
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• 제45권9호
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• pp.711-723
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• 2017

본 연구에서는 재형상 특성을 지닌 유기적 비행 어레이의 비행 제어 시스템 설계에 대한 내용을 제안하였다. 단일 덕티드팬의 결합과 분리를 기반으로 구성되는 유기적 비행어레이는 주어진 임무나 주변 상황에 대해 유기적으로 어레이 형상을 변화시킬 수 있는 장점을 가진다. 이와 더불어 덕티드팬 비행체 기반이기 때문에 호버링이 가능하여 실내 정찰, 통신 중계, 레이더 재밍과 같은 미션에 유용하게 사용 된다. 비행 어레이의 동역학모델링은 단일 덕티드팬 비행체의 동역학 모델을 기반으로 구성되며, 비선형 제어기법을 적용하기 위해 어파인 형태의 동역학 식에 대한 유도를 수행한다. 비행체 자세 제어를 위해 Backstepping 제어기법을 적용하였으며 PID 제어기법을 통해 위치 제어 루프를 구현한다. 또한 수치 시뮬레이션을 통해 제안 된 제어기가 주어진 상황에서 충분한 성능을 보이는지를 검증하였다.

• 터널과지하공간
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• 제27권1호
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• pp.12-25
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• 2017

국내 석회석광산은 주로 자연통기에 의존하고 있으나 자본 및 운전비용이 과다하게 소요되는 광산 전체통기방법보다 풍관과 선풍기를 이용한 국부통기방법이 바람직한 방법으로 평가된다. 국내 대단면 장대 광산갱도에 풍관이 접속된 국부선풍기를 직렬로 연결 설치하는 경우에 통기시스템의 경제성과 효율의 최적화가 반드시 요구된다. 최적화를 위한 가장 중요한 두가지의 설계변수는 벽면 이격거리와 풍관 간의 이격거리이다. 본 연구에서는 경제적 및 환경적으로 최적화된, 즉 풍관간의 이격 공간을 통한 압력손실, 누기 그리고 오염된 공기의 재유입을 최소화할 수 있는 두 설계변수 값을 도출하기 위하여 광범위한 CFD분석을 시행하였다. 기존 연구결과와 권고기준들을 고려하여 이들 변수의 연구대상 범위를 선정하였다. 본 연구의 궁극적 목표는 국내 장대 광산갱도내 설치되는 풍관 접속 선풍기의 직렬연결 국부통기시스템의 최적화를 통하여 깨끗하고 안전한 작업장 환경을 제공하기 위함이다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제4권3호
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• pp.307-316
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• 2011

In order to clarify the features of tip leakage vortex near blade tip region in a half-ducted axial fan with large bellmouth, the experimental investigation was carried out using a 2-dimensional LDV system. Three sizes of tip clearance (TC) were tested: those sizes were 1mm (0.55% of blade chord length at blade tip), 2mm (1.11% of blade chord length at blade tip) and 4mm (2.22% of blade chord length at blade tip), and those were shown as TC=1mm, TC=2mm and TC=4mm, respectively. Fan characteristic tests and the velocity field measurements were done for each TC. Pressure - flow-rate characteristics and two-dimensional velocity vector maps were shown. The vortex trace and the vortex intensity distribution were also illustrated. As a result, a large difference on the pressure - flow-rate characteristics did not exist for three tip clearance sizes. In case of TC=4mm, the tip leakage vortex was outflow to downstream of rotor was not confirmed at the small and reference flow-rate conditions. Only at the large flow-rate condition, its outflow to downstream of rotor existed. In case of TC=2mm, overall vortex behaviors were almost the same ones in case of TC=4mm. However, the vortex trace inclined toward more tangential direction. In case of TC=1mm, the clear vortex was not observed for all flow-rate conditions.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권3호
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• pp.221-231
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• 2021

본 연구에서는 덕트 팬-상/하부 베인의 제자리 비행 공력 특성에 관한 수치적 연구를 수행하였다. 일정한 회전 속도, 블레이드 콜렉티브 피치각에서 상부 베인 꺾임각 변화에 따른 시스템 구성 요소별 공력 민감도를 분석하였다. 개별 베인 작동 메커니즘과 덕트-베인 공력 상호 간섭의 물리적 특성을 파악하고자 베인의 조종 성능과 덕트 공력하중 분포를 상세히 분석하였다. 마지막으로, 전기체의 조종 성능 개선을 위해 상부 베인의 새로운 작동 메커니즘을 제안하였다. 상부 베인 꺾임각 변화에 따라 상부 베인 측력과 롤링 모멘트는 선형 증가하였으나, 전기체 측력은 덕트에서 작용하는 반력에 의해 현저히 낮게 나타났다. 또한 덕트 수축부 가까이 위치한 상부 베인이 조종 성능 변화에 가장 큰 역할을 하였다. 덕트와 상부 베인 흡입면의 공력 상호 간섭에 의해 덕트의 음압이, 덕트와 상부 베인의 압력면 공력 상호 간섭에 의해 압력 회복이 발생하여 덕트의 비대칭 공력 증가의 원인이 되었다. 4개의 상부 베인을 0°로 고정시키거나 제거했을 때, 덕트의 비대칭 공력은 감소하고, 전기체의 롤링 모멘트는 80%까지 증가하여 공력 성능이 개선되었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권1호
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• pp.68-73
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• 2020

본 논문은 산악 지형, 도심, 함정, 교량 등에서 수직 이·착륙 비행, 제자리 비행, 고정익기처럼 저속 및 고속비행을 할 수 있는 덕티드 추진체를 사용한 수직 이·착륙 초소형 무인 항공기 개발 동향을 기술한다. 이 항공기는 여러 측면에서 헬리콥터와 고정익기와는 비행 특성이 다르다. 미육군 미래 전투 체계와 DARPA의 OAV 프로그램의 목적은 운용자에 안전하고 낮은 음향 특성을 갖는 수직 이·착륙 덕티드 팬 초소형 무인 항공기 개발이다. 현재의 초소형 무인 항공기에 영상/적외선 카메라를 탑재하고 숲이나 언덕 뒤에 숨어 있는 적을 정지비행과 응시로 약 1 시간 동안 감시 및 정찰을 한다. OAV의 Class-I은 개인 병사가 배낭에 담아 운반할 수 있는 크기와 무게의 수직 이·착륙 덕티드 MAV 개발이다. Class-II는 Class-I보다 두 배의 운용 시간과 더 넓은 범위의 비행이 가능한 유기체의 수직 이·착륙 덕티드 팬 초소형 무인 항공기 개발이다. 초소형 무인기는 장시간 운용을 위해 현재의 '호버 및 응시'에서 '퍼치-앤-응시'으로 기술을 발전시켜야 한다. 근 미래의 OAV 개념은 유·무인 지상 차량이 주행하는 동안에 차량의 상부에 자동 이착륙하고, 탑재된 상태로 이동하고, 재급유, 재충전, 재이륙하는 합동 운용으로 임무 능력과 효율성을 확장하는 것이다. 덕티드 MAV는 지상 차량의 착륙 패드에서 자동으로 이착륙하기 위해 저렴한 초소형 GPS를 활용한 고정밀 상대 위치 기술 개발이 필요하다. 또한, VTOL 덕티드 MAV와 유·무인 지상 차량 간에 유기체의 협업 동작이 가능케하는 공통 명령과 제어 아키텍처를 개발할 필요가 있다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.19-24
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• 2011

An experimental study was conducted to examine the effectiveness of a suction-blowing fan that could not only remove polluted air by suction but also create the air-curtain by blowing. In order to create the air-curtain, rotors were installed on the surface of the shroud. These blows fresh air into the polluted region. The fresh air is spouted backward 45o on the basis of the axial direction using a double-ducted bellmouth. In the same suction operating condition, the suction region was extended by increasing the blowing velocity. However, the increasing rate of suction region was reduced when the blowing velocity was increased steadily. Thus, an efficient blowing velocity should be determined depending on the suction operating condition. In addition, the blowing requires additional input power. In a fixed suction operating condition, the input power was linearly increased in proportion to the blowing flowrate. When the suction-blowing fan was operated in the same input power as the suction fan, the suction region was increased more than 30% based on the 0.6m/sec velocity.

• 항공우주기술
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• 제4권2호
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• pp.50-59
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• 2005

본 연구에서는 개발된 테일팬 1차 시제품의 성능시험에 대한 것이다. 한국항공우주연구원에서는 헬리콥터용 반 토오크 시스템으로 테일팬 시스템을 개발하였으며, 제작된 1차 시제품의 성능시험을 위해 테일팬 성능시험장치를 제작하였다. 테일팬 성능시험을 위해 먼저 시험장치에 대한 제작 검증용 시험을 수행하였고, 다음으로 팬블레이드와 시험장치의 고유진동수를 확인하였다. 성능 시험용 시험장치 운용회전수를 결정하기 위한 운용시험을 수행하였다. 테일기어박스(TGB)에 가속도계를 부착하여 단계적으로 회전수와 부착물들을 변화시켜가며 고유진동수와 진동 레벨을 확인하였다. 운용시험 결과로부터 테일팬 성능시험용 시험장치 운용회전수를 결정하였고, 무풍조건과 비행 조건에 따른 성능시험을 수행하였다. 측정된 데이터는 무차원화하여 분석하였고, 이 결과로 개발 시제품이 성능 요구조건을 만족시킴을 확인할 수 있었다.