Aerodynamic characteristics of three-dimensional wings in ground effect for Aero-levitation Electric Vehicle(AEV) are numerically investigated for various ground clearances and wing spans at the Reynolds number of $2\times10^6$. Numerical results show that a sizeable three-dimensional flow separation occurs with formation of an arch vortex at the junction of main and vertical wings, and that this is conjectured a primary cause for the high lift-to-drag(L/D) reduction rate of the main wing, when the wing span is decreased. Improvements on L/D ratios of the wings with small spans are pursued by breaking the coherence of superimposed adverse pressure gradients at the wing junction.
In this paper, a wind-tunnel test is accomplished to investigate the roll characteristics of a variable-span wing flying inside a channel. The factors that affect the roll characteristics of the wing were identified by analyzing the measured data; accordingly, when the wing is flying without both the ground and sidewall effects, the asymmetric wing extension causes the roll moment. Both the ground and the sidewall can increase the roll moment, but when the wing is affected by both the ground and the sidewall, the roll moment does not increase as much as the case where the wing is only affected by the ground. Also, the aerodynamic characteristics of the flying wing inside a channel are the nonlinear function of the wing height and the gap between the wingtip and the sidewall, both of which should be considered in a study of the stability and the flight control of the wing-in-ground effect of the vehicle flying inside a channel.
본 논문에서 채널 안내로를 비행하는 가변스팬 날개의 공력특성에 관한 실험연구를 수행하였다. NACA 0012익형을 가진 가변스팬 날개를 제작하였으며 선형서보모터를 사용하여 작동시켰다. 날개의 가로세로비, 지면효과, 날개와 펜스사이의 거리가 날개의 공력특성에 미치는 영향을 조사하였다. 연구결과 지면 및 펜스 모두 항공기 날개의 양력을 증가시켰으며 지면효과와 달리 펜스는 날개의 항력에 큰 영향을 미치지 않았다. 가변스팬 메커니즘이 플랩사용이 제한되는 상황에서 효과적인 고양력 장치로 사용가능할 것으로 판단된다.
Aerodynamic characteristics of three-dimensional wings in ground effect for Aero-levitation Electric Vehicle(AEV) are numerically investigated for various fairing shapes at the junctions of 3D Wings. Numerical results show that a sizeable three-dimensional comer flow separation occurs with formation of an arch vortex at the junction of main and vertical wings, and also that this is predicted the main cause of the high lift-to-drag(L/D) reduction rate of the main wing. To avoid the comer flow separation, the main idea of this study is to reduce the cross section gradient of the comer flow tube near the trailing edge for various fairing shapes. Improvements on L/D ratios of the wings are pursued by breaking the coherence of superimposed adverse pressure gradients at the wing junction when the cross section gradient is changed slowly at the trailing edge.
A new ground transportation system is often simulated by the wing in ground effect(WIG). Recently, several kinds of experimental and computational studies are being carried out to investigate the WIG aerodynamic characteristics which are of practical importance to develop the new ground transportation vehicle system. These works are mainly based on conventional wind tunnel tests, but many problems associated with the WIG aerodynamic characteristics can not be satisfactorily resolved. In order to develop the new ground transportation vehicle system the WIG should be further investigated. To do this, it is necessary to develop a s imulator appropriate to the WIG aerodynamics. The objective of the present study is to clarify the aerodynamic characteristics of the WIG and to develop a new experimental test rig for the investigation of the WIG aerodynamics. Some preliminary experiments are performed to investigate the usefulness of the WIG simulator.
International Journal of Aerospace System Engineering
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제6권1호
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pp.1-7
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2019
In the present study, structural safety and stability on the main wing and tail planes of the 1.2 ton WIG(Wing in Ground Effect) flight vehicle, which will be a high speed maritime transportation system for the next generation, was performed. The carbon-epoxy composite material was used in design of wing structure. The skin-spar with skin-stressed structural type was adopted for improvement of lightness and structural stability. As a design procedure for this study, the design load was estimated with maximum flight load. From static strength analysis results using finite element method of the commercial codes. From the stress analysis results of the main wing, it was confirmed that the upper skin structure between the second rib and the third rib was unstable for the buckling load. Therefore in order to solve this problem, three stiffeners at the buckled region were added. After design modification, even though the weight of the wing was a little bit heavier than the target weight, the structural safety and stability was satisfied for design requirements.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제7권2호
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pp.259-269
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2015
The issue of the longitudinal stability of a WIG vehicle has been a very critical design factor since the first experimental WIG vehicle has been built. A series of studies had been performed and focused on the longitudinal stability analysis. However, most studies focused on the longitudinal stability of WIG vehicle in cruise phase, and less is available on the longitudinal static stability requirement of WIG vehicle when hydrodynamics are considered: WIG vehicle usually take off from water. The present work focuses on stability requirement for longitudinal motion from taking off to landing. The model of dynamics for a WIG vehicle was developed taking into account the aerodynamic, hydrostatic and hydrodynamic forces, and then was analyzed. Following with the longitudinal static stability analysis, effect of hydrofoil was discussed. Locations of CG, aerodynamic center in pitch, aerodynamic center in height and hydrodynamic center in heave were illustrated for a stabilized WIG vehicle. The present work will further improve the longitudinal static stability theory for WIG vehicle.
An experimenal study on flight control of high-speed AEV(Aero-levitation Electric Vehicle) scale model in wind-tunnel is conducted. The AEV is to fly at very low altitude in predesigned track so that it is always under the wing-in-ground effect. The experiment is intended to fly the scale model to follow the predesigned altitude schedule while holding its attitude (pitch, roll, and yaw). Especially, the altitude changes for climb, cruise, and descent with constant pitch angle are most important maneuvers. The experiment shows that the required mission flights can be performed with appropriate sensors, processors, and actuators.
비평면 지면 위를 비행하는 플래퍼론이 있는 날개의 비정상 공력특성을 경계요소법을 사용하여 연구하였다. 시간 전진법을 사용하여 채널과 지면 위를 비행하는 날개 및 플래퍼론의 움직임에 따른 후류의 형상을 모사하였다. 지면 위 또는 채널 내를 비행하는 날개의 공력계수는 플래퍼론의 주기운동에 따라 일정한 루프로 나타난다. 플래퍼론 변화에 따른 롤링모멘트는 지면 위를 비행하는 날개와 채널 내를 비행하는 날개가 동일한 결과를 나타내었다. 피칭모멘트는 지면에서 보다 채널 내를 비행할 때 플래퍼론의 움직임에 따라 더 큰 변화폭을 나타내었다. 본 연구를 통해 비평면 지면 위를 비행하는 운송체의 안정성 해석에 필요한 다양한 공력계수 확보가 가능하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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