• 제목/요약/키워드: External Fuel Tank

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랜덤진동에서 군용 항공기 외부연료탱크 및 파일런 구조 강건성 평가 (Evaluation of Structural Robustness of External Fuel Tank and Pylon for Military Aircraft under Random Vibration)

  • 김현기;김성찬
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제22권3호
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    • pp.777-783
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    • 2021
  • 항공기는 기동 중 다양한 진동의 영향을 받게 된다. 이러한 진동들은 상황에 따라서는 항공기 생존에 치명적인 영향을 미칠 수 있으므로 항공기에 적용되는 구성품들은 랜덤 진동해석을 통해 다양한 진동 조건에 대한 안전성이 입증되어야 한다. 본 연구에서는 상용 소프트웨어인 MSC.Random을 사용하여 랜덤진동 조건에서 군용항공기 외부연료탱크와 파일런에 대한 구조 강건성을 평가하였다. 랜덤 진동해석은 경계조건 지점에 단위하중을 부과하여 주파수 응답해석을 수행한 후 파워 스펙트럼 밀도 프로파일로 가진하게 되는데, 이 과정에서 필요한 모드 데이타는 모달해석 방법을 통해 추출하였다. 그리고, 랜덤진동 조건으로 미국 국방환경규격에서 규정하고 있는 랜덤 진동 프로파일을 적용하였고, G 단위로 주어진 파워 스펙트럼 밀도 프로파일을 중력가속도 단위로 변환하여 사용하였다. 수치해석 결과로, x축, y축 및 z축 방향에서의 랜덤 가진에 대해 수치해석 모델을 구성하는 빔 요소, 쉘 요소 그리고 솔리드 요소의 안전여유를 파악하여 본 논문에서 다루고 있는 군용 항공기에 장착되는 외부연료탱크와 파일런의 구조 강건성을 평가하였다.

항공기용 외부연료탱크 진동모드 측정시험 (Vibration Mode Measurement Test of External Fuel Tank for Aircraft)

  • 김현기;최현경;김성찬;박형배;안수홍;김영신
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.88-94
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    • 2022
  • 진동모드 측정시험은 대상 시험체의 고유진동 특성을 측정하는 시험으로써, 측정된 고유모드 특성은 수치해석 결과와의 비교를 통해 수치해석의 신뢰성을 검증하고, 필요시 동특성 해석에 사용하는 시험체의 수치해석 모델을 보완하는데 활용된다. 본 연구에서는 진동모드 측정시험과 유한요소 모델을 이용한 수치해석을 통해서 외부연료탱크의 고유주파수와 고유모드를 각각 구하고, 그 결과를 비교하여 항공기 전기체 모델에 적용하고자 하는 외부연료탱크의 수치해석 모델에 대한 신뢰성을 검증하고자 한다. 시험체의 진동모드 측정을 위해 번지코드를 이용하여 시험체에 대한 자유경계 조건을 모사하였다. 그리고, 시험체에 3축 가속도계를 설치하고 임팩트 해머로 가진하여 시험체의 응답특성을 측정하였다. 시험결과로, 응답 가속도에 대한 주파수 응답해석을 수행한 후, 시험체의 고유주파수와 해당 진동모드를 확인하였다. 그리고, 시험과 수치해석을 통해 구해진 고유주파수와 진동모드를 비교하여 수치해석 모델에 대한 신뢰성을 검증하였다.

비행하중조건에서 연료 파일런의 구조 건전성 검증을 위한 구조 정적시험 (Structural Static Test for Validation of Structural Integrity of Fuel Pylon under Flight Load Conditions)

  • 김현기;김성찬;최현경;홍승호;김상혁
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.97-103
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    • 2022
  • 항공기에 장착되는 구성품은 항공기 운용 조건에서 구조 건전성이 입증되어야만 항공기에 장착될 수 있다. 항공기 주요 구성품 중에서 파일런은 엔진이나 외부무장 같은 외부장착물을 항공기의 주날개와 연결하고 파일런 자체에 작용하는 하중을 항공기의 주구조물로 전달하는 역할을 하며, 민간 항공기에서는 엔진 영역에서 화재가 발생할 경우 주날개로 화재가 번지는 것을 방지하는 역할도 한다. 본 연구에서는 항공기에 외부 연료탱크를 장착하기 위해 사용하는 연료 파일런의 구조 건전성을 검증하기 위해 수행한 구조 정적시험의 결과를 제시하였다. 본문에서는 파일런의 구조 정적시험에 사용되는 시험장비, 유압장치, 하중제어시스템 그리고 데이터 획득장비로 구성되는 시험셋업을 제시하였다. 그리고, 하중작동기를 제어하는 소프트웨어를 소개하고, 각 시험하중 조건에 대한 시험 프로파일을 제공하였다. 시험 결과, 각 시험에서 허용 오차 범위 내에서 하중작동기가 적절히 제어되는 것으로 나타났으며, 시험체의 주요 위치에서 수치해석과 구조시험으로 부터 획득한 변형률의 비교를 통해 수치해석의 신뢰성을 검증하였다. 결론적으로, 구조 정적시험을 통해 본 연구에서 다루고 있는 연료 파일런이 요구된 하중조건에 대해 충분한 구조 강도를 가지고 있음을 입증하였다.

수소연료전지차 연비 평가기술 개발 (Development of Fuel Economy Measurement Technology for Fuel Cell Electric Vehicle)

  • 정영우;박정규;예창환;박종진;오형석
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.152-155
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    • 2007
  • Fuel cell electric vehicles (FCEVs) using hydrogen gas are zero emission vehicles, thus emission measurement for combustion vehicles is not applicable. The hydrogen gas consumption for fuel economy will be measured by the stabilized pressure/temperature method, mass flow method and electrical current method, etc. In this research, weight method with a newly manufactured test equipment is applied to measure the hydrogen consumption because above 3-methods have a deviation. The hydrogen consumption is directly calculated by the weight differences of the external hydrogen tank before and after the chassis dynamometer test. Ultimately the fuel economy for FCEVs is obtained with a deviation less than 1% in all chassis dynamometer tests.

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배플을 적용한 Cargo용 연료탱크 내부의 슬로싱 저감 연구 (A Study on the Sloshing Reduction of a Cargo Fuel Tank with Baffle)

  • 윤보현;윤준규;임종한
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제34권8호
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    • pp.1074-1083
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    • 2010
  • 최근 자동차, 선박, 항공기의 운행시 외력에 의해 연료탱크 내의 유체가 출렁거리는 슬로싱 현상으로 인하여 구조물 내부가 손상되어 큰 영향을 미치고 있다. 따라서 적재연료의 슬로싱 영향을 최소화하기 위해서 전산유체역학적으로 유체의 거동을 정확히 해석하는데 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 ADINA-CFD를 이용하여 Kia 프론티어 Cargo용 연료탱크에 수직배플과 수평배플의 길이 및 개수에 따른 유체유량 및 압력의 특성을 파악하고, 코너 및 언덕 주행시 슬로싱 감소를 위해 해석하였다. 그 결과로 슬로싱 감소효과를 위해 배플의 최적길이는 수직배플의 경우 0.19 m, 수평배플의 경우 0.08 m로 나타났다. 그리고 자동차주행 경우에 코너주행 시는 수직배플이 수평배플보다 슬로싱 감소효과를 보이는 반면에, 언덕주행 시는 수평배플이 효과적이며 안정성을 나타내었다.

운동에너지탄에 의한 전투시스템의 순간화재 발생가능성에 대한 연구 (A Study on The Possibility of Flash Fire of Combat System by Kinetic Energy Ammunitions)

  • 박영주;이은민;이해평;황미정;이창현
    • 한국안전학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.89-97
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    • 2014
  • This study analyzed various possibilities of flash fire which could occur in a variety of combats, in order to predict that of flash fire of combat system armor using Autodyn program. The possibility was judged by the temperature distribution of fuels, which was caused by the impact of parts of fuel systems through an armor, in the event of getting shot by external ammunition. Diverse variables could affect the possibility of flash fire: external ammunition(Type A: penetration 570 mm, Type B: penetration 410 mm), fuels(Gasoline, Diesel, Kerosene), the thickness of an armor(100, 200, 300, 400, 500 mm), the gap of a fuel tank and an armor(45, 95, 145, 195, 245, 295 mm). As a result, when an armor was 20 mm think, the temperature of 3 fuels ranged like this: Gasoline 372~387 K, Diesel 442~408 K, Kerosene 384~395 K. Although they made a little difference among them, they all didn't reach their ignition points. When an armor was 200 mm think, each fuel reached the maximum temperature, not reaching its ignition points as well. The thicker an armor was, the lower the temperature got. When Type B ammunition was used, the temperature of fuels went up 19~59 K higher than Type A was used. In the case that the gap of fuel tank and an armor was 20 mm thick, the temperature distribution of Gasoline showed 389~450 K, the maximum temperature appeared in the gap of 145 mm, and the minimum temperature 295 mm. For Type B, the temperature distribution of fuels ranged 386~401 K, the maximum temperature appeared in the gap of 245 mm, and the minimum temperature 45 mm. There was no significant difference between two cases, and neither of them reached its ignition point. Accordingly, as the tested fuels of combat systems didn't reach their ignition points, it is thought that the possibility of flash point of an armor is low.

수소연료전지 자동차의 긴급대응 가이드 분석 (The Analysis of Emergency Response Guide for Hydrogen Fuel Cell Vehicle)

  • 이광주;이종태;용기중
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제23권2호
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    • pp.156-161
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    • 2012
  • In case of commercializing of the hydrogen fuel cell vehicle, the suitable emergency response guide is necessary to prepare an accident. In order to suggest the suitable guide for the domestic affairs, the existing external guide about GM, Ford, Honda, and Hyundai was reviewed. The emergency response guides in CAFCP and main FC vehicle makers were included in the analysis. As the results, it was found that the design and make of vehicle for the domestic user are demanded in the emergency response and the guide is made with the shut-down manual picked out for the rescuer and repair man as well as user.

수치해석을 통한 민수용 헬리콥터의 조류충돌 인증 요구도 검증기법에 대한 연구 (Study on Verification Methodology of Airworthiness Requirements for Bird Strike on Civilian Helicopter based on Numerical Analysis)

  • 김동협;김상우;김현기;김성찬;신복균
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제13권6호
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    • pp.70-79
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    • 2019
  • 매년 증가하는 항공기 조류충돌 사고는 현행 항공기 조류충돌 인증 요구도의 보완을 요구한다. 현재 미국과 유럽에서는 수치해석을 통해 조류충돌 요구도를 더욱 정밀하게 검증하는 방안을 검토 중이다. 한편 국토교통부에서 고시한 항공기 감항기준은 미국 연방항공청에서 제정한 감항기준에 준하여 작성되었다. 이는 국내 규정에서도 해석 기반의 조류충돌 요구도 검증 방안이 반영되어야 함을 의미한다. 본 논문에서는 한국항공우주산업(주)의 경찰청 헬리콥터 외부 보조연료탱크 조립체를 대상으로 유한요소 해석에 기반한 조류충돌 분석기법을 제안하였고, 해석 결과는 시험 결과에 상응하였다. 이에 따라 수치해석 기반의 분석기법과 절차가 조류충돌 요구도 뿐만 아니라, 나아가 다른 감항요건의 입증에도 폭넓게 활용되도록 제안하고자 한다.

항공기용 연료탱크 Phase I 충돌충격시험 충격하중 분석 (Analysis of Crash Load in Crash Impact Test for Fuel Tank of Rotorcraft)

  • 김현기;김성찬
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제16권6호
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    • pp.3736-3741
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    • 2015
  • 연료탱크 충돌충격시험은 연료탱크의 내충격 성능을 검증하는 시험으로, 충돌충격시험을 통과한 연료탱크는 생존가능 충돌환경에서 화재가 발생하지 않아 승무원의 생존성이 대폭 향상될 수 있음을 의미한다. 그러나, 충돌충격시험은 높은 충격하중 때문에 실패 위험성이 큰 시험이다. 만약, 충돌충격시험을 실패할 경우에는 설계보완 및 시편 재제작 등으로 재시험 준비 기간이 상당히 소요되어 항공기 개발일정에 상당한 지장을 초래하게 된다. 따라서, 연료탱크 설계 초기에 충돌충격시험에 대한 수치해석을 수행함으로써 실물시험에서의 실패 가능성을 최소화하는 노력이 필요하다. 본 연구에서는 충돌모사 프로그램인 LS-DYNA에서 지원하는 입자법을 사용하여 Phase I 인증시험의 연료탱크 충돌충격시험 수치모사를 수행하였다. 수치해석 조건으로 미군사규격(MIL-DTL-27422)에서 요구하는 시험조건을 반영하였고, 실물 연료탱크 소재의 시편시험을 통해 확보한 물성 데이타를 수치 해석에 적용하였다. 그 결과로 연료탱크 소재와 중첩부위, 피팅 부위에 작용하는 충격하중을 분석함으로써, 연료탱크 설계시 접착강도와 중첩범위 결정을 위한 설계하중 획득 가능성을 타진하였다.

외부장착물 분리하중에 대한 파일런 구조 정적시험 (Structural Static Test of Pylon for External Attachment Separation Load)

  • 김현기;김성찬;홍승호;최현경;조상환;박형배
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.104-109
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    • 2022
  • 파일런 내부에 장착되는 외부장착물 분리장치(BRU)는 외부연료탱크나 외부무장 등의 외부장착물을 고정하는 역할을 하며, 비상시에는 외부장착물을 분리하는 역할을 한다. 특히, 외부장착물을 분리시킬 때 BRU에 의해 발생하는 하중을 펀칭하중이라고 한다. 본 연구에서는 파일런에 작용하는 BRU 펀칭하중 조건에서 파일런의 구조 건전성을 검증하기 위해 수행한 구조 정적시험 결과를 제시하였다. 구조 정적시험에서 외부장착물의 분리하중에 대한 구현방식과 BRU 펀칭하중 조건에 대한 시험 프로파일을 제시하였고, 각 시험에서 하중제어의 적절성을 판단하기 위해 하중 입력신호와 출력신호 사이의 오차를 비교하였다. 그리고, 파일런의 주요 위치에서 수치해석 결과와 시험에서 계측된 변형률을 비교하였다. 시험 결과, 시험수행 간에 시험하중이 잘 제어되었고, 수치해석이 시험결과를 잘 예측한 것으로 파악되었다. 최종적으로, 설계 제한하중과 설계 극한하중에 의해 수행된 구조 정적시험을 통해 본 연구에서 다루고 있는 항공기용 파일런은 외부장착물 분리하중에 대해 충분한 구조 강도를 보유하고 있음을 검증하였다.