The noise reduction is important one of considerations in the process of a civil aircraft development program. External noise sources are classified into an air-born source and a structure-born source. Among these noise sources, the most affected noise source into a cabin is the air-born noise source from an engine or propeller. The external noise is transmitted into the cabin through the fuselage structure of airplane which are composed of an fuselage structure, an interior trim panel and an acoustic insulation layer between an fuselage structure and an interior trim panel. Therefore, appropriate fuselage structure and acoustic insulation layer is very important to reduce the internal noise level. In this paper, the vibro-acoustic coupled analysis of the cabin noise of the 80~90 seats regional turboprop aircraft is carried out to validate the acoustic analysis method using Direct BEM and FEM. The sound pressure level onto the fuselage skin is acquired by fan-source noise analysis using BEM, and which sound pressure is used as acoustic noise source in vibro-acoustic noise analysis for cabin noise analysis using FEM.
A rotating propeller of turboprop aircraft gives much effect on the aerodynamic characteristics of wing such as lift, moment and stall. Specially propeller effect on the wing surface is much more dominant when aircrafts are in landing or take-off conditions. In the present paper, three dimensional Navier-Stokes simulations for the interaction of propeller and wing were carried out for medium sized turboprop aircraft. For rotating propeller, unsteady sliding mesh method was used to simulate a relative motion between moving and static bodies. For the power effect analysis in landing and take off configurations, double slotted flap was also considered and the aerodynamic characteristics were investigated. It was shown that the propeller slipstream enhanced the lift slope including maximum lift by eliminating local flow separation region and this enhancement was more dominant with high lift device.
본 연구에서는 한국의 차세대 중형항공기에 사용될 고속형 터보프롭 항공기용 고효율 복합재 프로펠러 블레이드의 설계를 수행하였다. 와류 이론과 블레이드 깃 요소 이론을 활용하여 기본 공력설계 및 성능 해석을 수행하였고 공력설계 결과는 상업용 전산유체해석 프로그램인 ANSYS를 이용한 해석을 통해 확인 되었다. 프로펠러 구조 설계 시 카본/에폭시 복합재료가 적용되었으며, 경량화와 구조 안정성 개선을 위하여 스킨-스파-폼 샌드위치 구조 형식를 채택하였다. 제안된 프로펠러 블레이드는 공력 및 구조 해석과 시제품 프로펠러 블레이드의 구조 시험을 통하여 높은 효율과 안전한 구조임이 검토되었다.
The Prime objectives of this study are to identify and analyze possible solutions and select a solution for the specification and operation plan of the meteorological purpose aircraft in Korea. Infrastructure like meteorological purpose aircraft and aircraft operating systems should be set up and their efficient plan must be established to improve meteorological technic in Korea. As a result of the study, we have found that the turboprop engine powered aircraft is the most suitable to initial model for the meteorological purpose aircraft. It was found that the indirect operation method might be the best solution, also. The results of this study may be useful to make decision for selecting specification and operation of the meteorological purpose aircraft.
항공기 추진시스템에 있어 내구성과 신뢰성을 향상과 운용비용 절감을 위한 상태감시 및 진단 시스템의 개발 및 적용이 일반화되고 있다. 특히 40,000ft 이상의 고고도에서 장시간 운용되는 무인항공기를 신뢰성 있게 운용하기 위해서는 열악한 환경에서 작동되는 추진시스템의 손상이나 성능저하에 대한 사전 대처를 위한 상태감시 시스템이 필수적으로 요구된다. 이에 본 연구에서는 MATLAB/SIMULINK를 이용하여 온라인 상태감시 프로그램을 제안하였다. 입력 모듈에서 현 개발단계에서는 실제 엔진 계측신호가 유용하지 않아 이를 모사하였다. 제안된 온라인 상태감시 모니터링 프로그램은 적용 가능성을 확인하기 위해 실제 터보프롭 엔진에 적용하였다.
깃끝단 후퇴각을 가지는 최신 터보프롭 항공기의 프로펠러 블레이드에 대한 공력설계 및 해석을 수행하였다. 프로펠러 형상 설계를 위한 익형은 HS1 계열을 적용하였다. 와류-깃요소 이론(Vortex-Blade element theory)을 기반으로 하고 최소에너지 손실 조건을 만족하는 Adkins의 방법을 적용하여 Conventional 프로펠러 블레이드에 대한 공력설계 및 성능해석을 하였다. 목표 항공기의 설계점에서 코드 길이와 피치각을 변경해 가며 프로펠러 형상을 생성하였다. Conventional 프로펠러 블레이드 형상 정보를 기반으로 코드 길이, 깃끝단 후퇴각을 수정 적용하여 최신 프로펠러를 설계하였다. 전산유체역학을 이용한 설계된 최신 프로펠러 공력특성 분석을 통하여 최신 프로펠러가 적절하게 설계되었음을 확인하였다.
The Propulsion System Integration can be defined as the optimization technology of combining the propulsion system components with the airframe to achieve the overall aircraft misson performance goals. The disposition of propulsion system components on engine compartment enveloped by front fuselage and fire bulkhead is very restricted because of the interference with nose L/G and engine mountig strut. The design of components depends on the traditional technical data base. The engine satisfying a customer's ROC was selected among worldwide existing engines by the comparision studies of performance analysis with enigine installed effect, future growth potential, ILS, and application to aircrafts, etc. The ground test of the propulsion system integration was performed in the test cell and on the aircraft to assure the function of the components. The flight test was performed to confirm complying the performance requirements.
The main goal of this article is to validate a methodological process in Actran MSC Software, that is based on the Finite Element Method, to evaluate the comfort in the cabin of a regional aircraft and to study the noise and vibrations reduction through the fuselage by the use of innovative materials. In the preliminary work phase, the CAD model of a fuselage section was created representing the typical features and dimensions of an airplane for regional flights. Subsequently, this model has been imported in Actran and the Sound Pressure Level (SPL) inside the cabin has been analyzed; moreover, the noise reduction through the fuselage has been evaluated. An important investigation and data collection has been carried out for the study of the aircraft cabin to make it as close as possible to a real problem, both in geometry and in materials. The mesh of the structure has been built from the CAD model and has been simplified in order to reduce the number of degrees of freedom. Finally, different fuselage configurations in terms of materials are compared: in particular, aluminum, composite and sandwich material with composite skins and poroelastic core are considered.
항공기 추진시스템에 있어 내구성과 신뢰성을 향상하고 운용비용 절감을 위한 상태감시 및 진단 시스템의 개발 및 적용이 일반화되고 있다. 특히, 높은 고도에서 장시간 운용되는 추진시스템의 손상이나 성능저하에 대한 사전 대처를 위한 상태감시 시스템이 요구된다. 본 연구에서는 LabVIEW를 이용하여 PT6A-67 터보프롭 엔진의 GUI기반 온라인 상태감시 프로그램을 제안하였다. 제안된 온라인 상태감시 프로그램은 기준엔진 성능시뮬레이션 프로그램과 온라인 통신을 통한 실제 엔진계측 데이터의 비교를 통한 추진시스템의 경향을 감시할 수 있는 상태감시 프로그램을 연구 및 개발하였다.
터보프롭 엔진의 배기덕트에 구조적 안정성을 검토하기 위해 유동해석을 수행하였다. 항공기의 비행조건에 따라 작용하는 추력과 전단력을 산출하기 위해 배기덕트내의 관내유동과 배기덕트 플랜지 방향의 유동을 Fluent 소프트웨어로 해석을 수행하여 추력, 전단력, 벤딩모멘트 값을 얻을 수 있었다. 해석결과, 허용 하중값을 초과하지 않음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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