International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제17권1호
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pp.45-53
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2016
This work is mainly done by too many manual operations in the aircraft structure design process resulting in heavy workload, low efficiency and quality, non-standardized processes and procedures. A top-down associated design method employing the template parametric technology is proposed here in order to improve the quality of design and efficiency of aircraft wing structure at the preliminary design stage. The appropriate parametric tool is chosen and the rapid design system of knowledge-driven aircraft wing structure is developed. First, a skeleton model of aircraft wing structure is rapidly built up through the template encapsulated design knowledge. Associated design is then introduced to realize the association between the typical structural part and skeleton model. Finally, the related elements are referenced from skeleton model, and a typical structural part reflecting an automatic response for design changes of the upstream skeleton model is quickly constructed within the template. The rapid design system proposed and developed in this paper is able to formalize the design standardization of aircraft wing structure and thus the rapid generation of different aircraft wing structure programs and achieve the structural design knowledge reuse as well.
It may be inefficient to conduct the aeroelastic analysis by using full-scale conventional finite-element analyses or experiments, from the initial design phase, for an aircraft wing which can be considered as the discontinuum complex structure with composite laminated skins. In this paper, therefore more efficient aeroelastic analysis has been conducted for a box-beam typed aircraft wing by using the equivalent continuum beam-rod model which is derived from the concept of energy equivalence. Equivalent structural properties of the continuum beam-rod model are obtained from the direct comparison of the finite-element matrices of continuum beam-rod model with those of box-beam typed aircraft wing. Numerical results by the continuum beam-rod model approach are compared with those by the conventional finite-element analysis approach to show that the continuum beam-rod model proposed herein is quite satisfactory as a simplified model of aircraft wing structure for aeroelastic analyses.
For loads analysis of airplane, applicable regulation should be determined. Then, loads conditions are prepared from the regulation. Modeling for aerodynamic, mass, and structure are performed. Panel method is usually adopted for aircraft loads analysis to obtain air loads. The ARGON which is a multidisciplinary fixed wing aircraft design software co-developed by the KARI and TsAGI are used for loads analysis. The ARGON can be utilized for flutter and stress analysis as well as for flight and ground loads analysis. In this paper, flight loads analysis for wing structural design of the regional aircraft at the conceptual design phase are performed with the ARGON. FAR 25 is used for the regulation for the load analysis. Shear force, bending moment and torsion diagrams for the wing and shear force and hinge moment for the aileron are presented.
In this paper, a novel morphing mechanism using a deployable scissor structure was proposed for a variable camber morphing wing. The mechanism was designed through the optimization process so that the rib can form the target airfoils with different cambers. Lastly, the morphing wing was manufactured and its performance was successfully evaluated. The mechanism of the morphing wing rib was realized by a set of deployable scissor structure that can form diverse curvatures. This characteristic of the structure allows the mechanism to vary the camber that refers to the airfoil's curvature. The mechanism is not restrictive in defining the target shapes, allowing various airfoils and overall morphing wing shape to be implemented.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제15권4호
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pp.383-395
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2014
According to the requirement of wing weight estimation and frequent adjustments during aircraft conceptual design, a wing weight estimation method considering the constraints of structural strength and stiffness is proposed to help designers make wing weight estimations rapidly and accurately. This method implements weight predictions on the basis of structure weight optimization with stiffness constraints and strength constraints, which include achievement of wing shape parametric modeling, rapid structure layout, finite element (FE) model automated generation, load calculation, structure analysis, weight optimization, and weight computed based on modeling. A software tool is developed with this wing weight estimation method. This software can realize the whole process of wing weight estimation with the method and the workload of wing weight estimation is reduced because much of the work can be completed by the software. Finally, an example is given to illustrate that this weight estimation method is effective.
본 연구의 목적은 항공기 주익 구조물에 대한 피로균열진전 해석 및 실험을 통하여 운영 기간에 따른 장기 운영 항공기의 손상허용성을 평가하는 하는 것이다. 이를 위하여 주익 구조물의 피로임계부위 2 곳을 대상으로, 선행 연구에서 개발된 알고리즘을 기반으로 산출된 피로응력 스펙트럼 및 상용 코드인 NASGRO 를 이용한 피로균열진전해석을 수행하고 그 결과를 참고문헌의 결과와 비교하여 피로응력 스펙트럼 및 균열진전해석방법의 타당성을 확인하였다. 또한 실제 주익 구조물에서 채취한 시험편 및 이와 동일 재료로 가공된 시험편을 대상으로 위의 피로응력 스펙트럼을 적용한 피로균열진전시험을 실시하고 그 결과를 이용하여 운영 기간에 따른 주익 구조물의 손상허용성을 평가하였다.
Flutter is a dangerous phenomenon encountered in flexible structures subjected to aerodynamic forces. This includes aircraft, buildings and bridges. Flutter occurs as a result of interactions between aerodynamic, stiffness, and inertia forces on a structure. In an aircraft, as the speed of the flow increases, there may be a point at which the structural damping is insufficient to damp out the motion which is increasing due to aerodynamic energy being added to the structure. This vibration can cause structural failure, and therefore considering flutter characteristics is an essential part of designing an aircraft. Scientists and engineers studied flutter and developed theories and mathematical tools to analyze the phenomenon. Strip theory aerodynamics, beam structural models, unsteady lifting surface methods (e.g., Doublet-Lattice) and finite element models expanded analysis capabilities. Periodic Structures have been in the focus of research for their useful characteristics and ability to attenuate vibration in frequency bands called "stop-bands". A periodic structure consists of cells which differ in material or geometry. As vibration waves travel along the structure and face the cell boundaries, some waves pass and some are reflected back, which may cause destructive interference with the succeeding waves. This may reduce the vibration level of the structure, and hence improve its dynamic performance. In this paper, for the first time, we analyze the flutter characteristics of a wing with a periodic change in its sandwich construction. The new technique preserves the external geometry of the wing structure and depends on changing the material of the sandwich core. The periodic analysis and the vibration response characteristics of the model are investigated using a finite element model for the wing. Previous studies investigating the dynamic bending response of a periodic sandwich beam in the absence of flow have shown promising results.
Export basic trainer was designed to add armed configuration required by customer. Design configuration of main wing was changed to satisfy changed internal load caused by armed configuration. It was verified that design changed main wing airframe of export basic trainer satisfy the requirement through the structural detail analysis, structural ground test and flight test. This paper presents the durability test procensure and test result for the main wing of export basic trainer.
Aircraft MLG and wing structures have been recognized as fatigue critical structures and exposed to the risk of fatigue crack initiation and propagation. Furthermore, these structures are frequently subjected to serious dynamic loading condition during a Hard Landing which may lead to their failure. Especially, structural integrity of MLG and wing components is decreased as the flight time increased because of the fatigue damage accumulated on the aircraft. In this study, the effects of Hard Landing on the MLG and wing components of aging aircraft were evaluated by using numerical approach. To achieve the aim, a finite element model has been developed and simulations were conducted by varying the landing conditions. As a result, it was revealed that the high stress concentration phenomenon was occurred at the lower Side Brace of MLG. Thereby, the intensified inspection for the lower Side Brace should be considered to prevent unexpected aircraft mishap.
Gust load is a very important load factor in designing various structures of an aircraft and judging its stability. This is because the blast effect on the aircraft in operation increases the risk of damage to the structure of the aircraft and causes a negative impact such as shortening the fatigue life by generating vibration. Particularly in the case of wing, a change in angle of attack is caused by gust load, and an additional lift acts on the wing, thereby being exposed to various excitational environments. Severe structural damage to the aircraft may occur if the natural frequencies of the aircraft wing are close to or coincident with the frequencies of the gust load applied to the wing. Recent trends of research include flight dynamics analysis considering discontinuous gusts or structural optimization of the blades under gust load. A number of studies have been conducted to interpret gust load response in consideration of irregularities in gusts. In this paper, we tried to imagine the situation of the aircraft subjected to the gust load as realistic as possible, and proposed an algorithm to track back the critical gust profile according to given aircraft characteristics from the viewpoint of preliminary engineering prediction.
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