인간동력항공기의 날개는 고세장비의 형상을 가지고 있어 큰 굽힘변위가 발생한다. 본 논문에서는 고세장비 형상의 날개가 가지는 구조적인 한계를 붙임각을 변경함으로써 개선하고자 하였다. 날개의 익형 및 단면형상을 고정시킨 후 동일 수준의 양력 발생을 만족시킨다는 전제하에 붙임각의 변경에 따른 날개 끝단의 굽힘변위 변화 경향을 관측하였다. 이를 위해 유한날개의 양력, 항력, 모멘트 하중을 날개의 각 섹션에 분포시켰다. 그리고 EDISON의 "geometrically exact beam (GEB)" 프로그램과 "Variational Asymptotic Beam Sectional Analysis (VABS)" 단면해석 프로그램을 사용하여 변경된 설계안의 구조 안전도를 평가하였다. 또한, 다물체 동역학 해석 프로그램 DYMORE를 이용하여 본 논문에서 예측한 날개의 끝단 변위 예측값을 비교 검증하였다.
라이트형제에 의한 비행기(飛行機)의 개발(開發)은 동세기(同世紀) 항공공학(航空工學)의 급속(急速))한 발전(發展)을 이루어 항공기를 이용하여 태평양을 횡단하고, 소리의 속도보다 빠르게 비행하게 되었으며, 수백명이 우주(宇宙) 비행(飛行)을 하였고, 10여명이 달에 다녀왔다. 그러나 이 경이로운 인간의 기술이면에는 항공기의 개발과 더불어 항공사고라는 난점이 자리하고 있다. 항공의 발달은 운송수단으로서 타 교통수단의 경쟁을 유도하였고, 항공산업의 획기적인 발달을 이룩하여 모든 여행객들과 물류수송에 선도적인 역할을 담당하고 있다. 그러나, 항공활동의 증가는 대조적으로 항공사고를 수반하게 되고, 사고시는 막대한 인명과 재산피해를 동반하게 된다. 따라서 향후 개발되는 항공기 의 초대형화와 신기술 개발 및 항공 교통량의 증가에 비례하여 항공사고건수 또한 증가할 것이며 항공사고는 인명 및 재산피해의 초대형화를 동반할 것이다. 이러한 항공사고 방지를 위해 사고조사의 전문화, 체계화 및 과학화가 필수적이다. 이를 달성하기 위한 항공사고 조사기구의 효율적인 역할을 수행하기 위하여는 사고조사위원회 위원의 상근화, 통합적사고 조사기구의 신설, 사고조사관의 제도적 신분보장, 인적요소분야 사고조사관의 확보(確保), 사고조사관의 법적 책임 한계, 사고(accident)와 중대한 준사고(serious incident)에 대한 정의와 조사범위, 그리고 민간항공기와 국가항공기가 연관된 사고 발생시 조사의 주체가 관련규정에 명시될 필요성이 개선방안(改善方案)으로 연구되었다.
본 연구는 인력기를 개발함에 있어서 이에 적합한 프로펠러의 형상을 설계하기 위하여 진행되었다. 인력기는 인간을 유일한 동력원으로 사용하기 때문에 적은 동력, 낮은 RPM을 가지고 비행을 하게 된다. 이에 따라 기존의 항공기와는 다른 특성 및 형상을 가지는 프로펠러 개발의 필요성이 인지되었다. 본 연구에서는 설계하고자 하는 인력기의 제원에 맞는 프로펠러의 특성을 설정한 뒤, 프로펠러의 블레이드를 수 개의 airfoil section으로 나누고, 각 섹션에 대한 공력 특성을 프로펠러 이론 및 Edison CFD를 통하여 계산 및 유추하였다. 이 계산 결과를 토대로 구한 각 airfoil section의 정보를 통하여 프로펠러의 형상을 얻어 낼 수 있었으며, 최종적으로 이를 ANSYS Fluent, CFX와 같은 상용 프로그램을 이용하여 분석함으로써 설계 전에 목표로 하였던 프로펠러의 성능에 도달하였는가를 확인할 수 있었다.
최근 무인기와 초소형비행체를 위한 프로펠러 연구수요가 증가하고 있다. 일반적인 프로펠러와 다른 점은 저 레이놀즈수 유동조건에서 구동된다는 점이다. 본 연구는 저 레이놀즈수 유동조건에서 비행하는 인간 동력 항공기를 위한 프로펠러 공력설계 및 성능해석에 관한 연구다. 저 레이놀즈수 유동조건에서 발생하는 공력천이현상을 고려한 3차원 공력특성 변화를 정확히 반영하지 못하는 상용 프로그램의 단점을 보완하여 프로펠러 공력설계 및 성능해석이 가능한 프로그램을 개발했다. 개발된 프로그램으로 인간 동력 항공기 설계요구조건에 충족하는 프로펠러 공력설계 및 성능해석을 수행하였다. 또한 프로펠러 회전수와 장착각도 변화에 따른 성능변화를 예측하여 비행당시 상황에 따라 비행 가능한 성능출력이 가능하도록 하였다.
In this paper, to design Human Powered Aircraft(HPAC) with high aspect ratio wing which behave with large displacement under lift distribution causing a failure itself, then steel wire has been designed to prevent its failure. unit load method is used to calculate reaction force on wire and Optimal Triangle(OPT) membrane is employed to analyze its main wing spar with large displacement. EDISON CSD solver, linear static analysis and co-rotational nonlinear static anaysis both using OPT membrane produce behaviors of beam for each case of wire location about main wing spar, and aerodynamic coefficient also, by using aerodynamic analysis tool.
태양광 고고도 장기체공형 무인기나 인간동력 항공기 등에 사용되는 높은 종횡비를 가진 유연날개는 공력 및 구조 상호작용으로 인하여, 구조적 비선형 처짐 및 양력감소 등의 문제가 발생한다. 본 연구에서는 저속 비행하는 높은 종횡비를 가진 날개의 단방향 공력-구조 연계해석을 수행하였다. XFOIL을 사용하여 공력천이현상을 포함한 저 레이놀즈수 익형 공력특성 자료 확보를 기반으로 3차원 양력선 이론을 사용하여 공력해석 연구를 수행했다. 구조해석은 상용소프트웨어 ANSYS를 사용하여 구조변형이나 응력해석 연구를 수행했다. 단방향 공력-구조 연계해석 결과를 바탕으로 인간동력 항공기 주 날개의 형상설계 연구를 수행했다.
An Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is a powered pilotless aircraft, which is controlled remotely or autonomously. UAVs are an attractive alternative for many scientific and military organizations. UAVs can perform operations that are considered to be risky or uninhabitable for human. UA V s are currently employed in many military missions such as reconnaissance, surveillance, enemy radar jamming, decoying, suppression of enemy air defense (SEAD), fixed and moving target attack, and air-to-air combat. UAVs also are employed in a number of civilian applications such as monitoring ozone depletion, inclement weather, traffic congestion, and taking images of dangerous territory. For accomplishing the UAV's missions, guarantee of survivability should be preceded. The main objective of this study is to suggest a mathematical programming model and a $A^*PS$-PGA (A-star with Post Smoothing-Parallel Genetic Algorithm) for an UAV's path planning to maximize survivability. A mathematical programming model is composed by using MRPP (Most Reliable Path Problem) and TSP (Traveling Salesman Problem). A path planning algorithm for UAV is applied by transforming MRPP into SPP (Shortest Path Problem).
인간동력 항공기 TORUK MAKTO I에 대하여 양력선이론 및 XFOIL을 사용하여 도출한 공력계수 및 미계수 값과 CATIA를 사용한 관성모멘트 추정 값을 사용하여 지면효과 및 주익과 무게중심 사이의 수직거리 변화가 인간동력 항공기의 세로 정안정성에 미치는 영향과 수평미익(스테빌레이터) 변위각제어에 따른 세로 동안정성 해석 연구를 수행하였다. 연구결과 지면효과가 정적여유에 미치는 영향은 미미했다. 공력중심과 무게중심 사이의 수직거리가 세로 정안정성에 미치는 영향은 매우 컸으며, 수직거리 증가는 세로 정안정성을 증가시켰다. 수평미익 변위각 제어에 따른 세로 동안정성 해석 결과 장주기 진동특성과 감쇄특성이 매우 나쁜 것으로 나타났다. 향후 항공기의 동특성을 고려한 세로 동안정성 해석 및 측풍에 의한 가로 및 방향 안정성 해석연구를 수행할 예정이다.
전자, 통신 기술의 발달로 대부분의 장소에서 전자기기가 존재한다. 자동차, 열차, 항공기 등 다양한 장소에서 전자기기의 활용이 증가된 만큼 고출력 전자기파로 인한 오작동과 하드웨어의 치명적인 손상을 확인할 수 있는 안전성을 연구하는 것이 중요하게 되었다. 구조물 내부에 전자기기 및 여러 센서를 연결하는 케이블은 전자기파에 의한 오작동을 초래할 수 있는 원인 중 하나이기 때문에 전자파 영향에 대한 해석이 필수적이다. 본 논문에서는 상관관계 함수와 전송이론을 이용하여, 전기적으로 큰 공진기 내부에 존재하는 케이블에 유기되는 전류를 계산해 외부 전자기파에 의한 영향을 해석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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