KC-100(KAI Civil Aircraft, Small Series) aircraft is 4 seats general aviation aircraft with single piston engine which is developing under FAA part 23 category by Korea Aerospace Industries(KAI) and will be a shadow program for civil aircraft safety infrastructure improvement. This aircraft will be the first civil aircraft developed in Korea meeting the Korean regulatory KAS Part 23 requirements. Type certification for KC-100 aircraft was applied at the second half of this year. The type certificate is expected to be issued after 3 years of design, prototype manufacturing, ground and flight tests. In this paper the system engineering process for civil aircraft was first reviewed. Next, the differences and similarities in the system development between military and civil aircraft were systematically examined using experiences for KAI military aircraft development program.
비행 중 대기조건에 의한 결빙은 항공기 안전성과 직결되며, 특히 항공기 표면 발생 결빙은 공력 특성 변화를 야기하여 제어면 성능을 저해하는 요소가 된다. KC-100 항공기의 결빙에 의한 공력 영향성 조사를 위해 결빙 전문 CFD 코드인 FENSAP-ICE를 이용하였다. 항공기의 공력 특성을 대표하는 주날개 단면 익형을 먼저 고려하고 다음으로 전기체형상에 대해 결빙 해석을 수행하였다. 또한 Anti-Icing 및 De-Icing 장치 설계를 위해 항공기 부품별 결빙 영역 및 결빙 증식 크기를 조사하였다. 결빙 영역은 주날개 및 수평 꼬리날개의 앞전에서 단면 코드길이 기준 약 7.07%, 11.2% 범위를 나타냈고, Wind Shield의 경우 약 16.7%에서 결빙이 발생하였다. 결빙에 의한 공력특성 변화의 경우, 받음각 0도에서 KC-100 항공기의 양력은 64.3% 감소한 반면 항력은 55.2% 증가하였다.
The airframe ground vibration tests were conducted on the KC-100 aircraft according to the regulation requirement, KAS 23.629(a)(2) and the modal characteristics for the target modes were measured. To make FE model tuning, a design sensitivity approach with engineering judgment was implemented using MSC/Nastran and Attune, a genetic algorithm based parameter optimization software. Based on the comparison between initial prediction and test results, design variables such as beam cross-sectional properties and spring stiffnesses were devised. As the results, the correlation of the FE model to the GVT results was made appropriately, meeting the goal of matching the target frequencies within 5%.
항공기의 비행 제어법칙을 설계하기 위해서는 정확한 항공기 운동모델이 요구되며, 이를 구축하기 위한 공력 데이터베이스(DB)를 획득하는 데는 일반적으로 많은 횟수의 풍동시험을 수행해야 한다. 그러나 유인 항공기의 무인화 과정과 같이, 대상 항공기의 비행시험 데이터가 존재하는 경우, 파라미터 추정기법과 DB튜닝 절차를 통해 항공기 운동모델을 획득할 수 있다. 본 논문에서는 KC-100 항공기의 무인화를 위한 비선형 모델 구축 과정 및 검증 방법에 관해 기술한다. 추정기법 적용의 적합성을 판단하는 비행데이터 유효성 분석 과정과 최대공산 추정법을 사용한 선형모델 추정, 그 결과를 활용하는 공력 DB튜닝 과정과 이를 통해 최종 구축된 비선형 모델에 FFS 기준을 적용한 검증 결과를 제시한다.
국내 최초의 인증용 민수 항공기(KC-100) 개발을 위하여 수행한 전기체 정적구조시험에 대하여 소개하였다. 구체적인 내용으로는 시험요구도, 시험프레임, 주요 시험장치들인 하중 부가장치, 중량보상장치, 시험체 자세구속장치 및 잭킹 장치에 대하여 자세하게 설명하였고 특히 하중작용을 정확하게 부가하기 위하여 시험체의 설치와 하중부가치구의 설치에 대한 합치성을 보이는 과정을 자세하게 소개하였다. 전기체 하중시험 15가지와 국부하중시험 7가지 총 22가지 시험조건에 대하여 성공적으로 시험 수행하였고 시험 데이타들을 확보하였다.
Ice accretion on aircraft surface in icing condition induces external shape changes that may result in a hazard factor for aircraft safety. In case of aircraft main wing with high lift equipment, ice accretion is observed around leading edge and flap. During the design phase, location of ice accretion and associated aerodynamic characteristics must be investigated. In this study, icing effects on aerodynamic characteristics of the main wing section of KC-100 aircraft are investigated using an Eulerian-based FENSAP-ICE code in various icing conditions.
KC-100 is a 4 seats, single piston engine, civil aircraft whose type certificate is applied for KAS 23 (FAR 23) for the first time in Korea. Its system safety assessment and analysis have been conducted to meet the minimum safety requirement in KAS 23 and to verify the safety of equipment, system, and installation in accordance with the requirement of ${\S}$23.1309 and the guidelines in FAA AC 23.1309-1D and SAE ARP 4761. This safety assessment begins with the FHA (Functional Hazard Assessment) at aircraft and system level in preliminary design phase, and all of the safety assessment and analysis reports including the preliminary version of SSA (System Safety Assessment) have been prepared during detail design phase. The revised version of these safety reports will be approved by Airworthiness Authority through the ground and flight test phases. In this paper, the safety assessment requirement in ${\S}$23.1309, safety assessment guideline in AC 23.1309-1D, and safety assessment and analysis methods in ARP 4761 will be explained based on the application example for KC-100 development. The experience and knowledge of this system safety assessment for civil aircraft can be applied to commuter aircraft of FAR 23 class or large transport airplane of FAR 25 class.
The spin-up and the spring-back are most severe load cases in the aircraft landing gear design. These load cases are caused by reciprocal action of complex physical phenomenon such as the friction between a tire and ground, inertia of the rotation of a tire and the flexibility of a landing gear structure. Generally, the empirical formula or the theoretical formula is used to calculate the spin-up and spring-back load in the early stage of the development program of the aircraft landing gear. After the materialization of the design of a landing gear, spin-up and spring-back load are acquired by the free drop test. In this study, the spin-up and the spring-back load of the rubber shock absorber type KC-100 nose landing gear are calculated by the explicit finite element analysis. Through this analysis, more accurate and realistic spin-up and spring back loads could be applied to the early phase of the development of the aircraft landing gear.
KC-100은 국토교통부로부터 민간형식인증이 완료되었고 현재 국토교통부 사업의 일환으로 무인비행기로 개조 개발 중이다. KC-100을 무인화 개조한 무인비행기 시스템(CTsUA System)은 고중량의 임무장비 탑재 및 장시간 비행 임무 수행 등이 가능하도록 개발하고 있다. 본 연구는 CTsUA System의 운용개념에 기반한 임무형상을 수행하기 위하여 각 단계별로 항공기 중량, 대기속도, 비행고도, 필요마력, 연료소모량 등 다양한 파라미터에 대하여 분석하는 과정과 결과에 대한 것이다. 최대이륙중량 3,600lbs(1,633kg)를 유지하기 위해서는 무인화시스템을 위한 적용 장비의 중량은 80lbs(36kg) 이하로 유지해야 하는 것으로 분석되었다.
The conformity of propulsion system need to be evaluated thorough the flight test because it is an important part of the airplane to ensure the flight safety. In the small airplane development, the flight test according to KAS(Korean Airworthiness Standards) Part 23 is one of the ways to verify compliance in terms of satisfactory aircraft/engine/propeller integration. This thesis introduces means of verifying the compliance and test requirement of KAS Part 23 for the conformity of the propulsion system in small airplane. It also describes procedures and methods of propulsion system flight test through KC-100 airplane project.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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