Journal of Aerospace System Engineering (항공우주시스템공학회지)

The Society for Aerospace System Engineering (항공우주시스템공학회)
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A Study on Aeroelastic Characteristic using Two-dimensional Full Aircraft

전기체 2차원 모델을 이용한 공력탄성학적 특성에 관한 연구

  • Bong-Do Pyeon (Research Institute of Aerospace Engineering and Technology, Korea Aerospace University) ;
  • Jae-Sung Bae (School of Aerospace and Mechanical Engineering, Korea Aerospace University)
  • 편봉도 (한국항공대학교 항공우주산업기술연구소) ;
  • 배재성 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부)
  • Received : 2024.03.13
  • Accepted : 2024.06.26
  • Published : 2024.08.31
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Abstract

Solar-powered unmanned aerial vehicles(SPUAV), which are being actively developed domestically and internationally, generally feature high aspect ratio(AR) wings. These high AR wings necessitate a lightweight design as their weight increases, rendering them susceptible to flutter. Consequently, flutter analysis is critical from the initial design phase. Typically, flutter analysis is conducted using a standard section wing or more precisely through a 3D model. However, due to the extended analysis time required by 3D models, this study opts for a 2D aircraft model. The 2D model computes faster than the 3D model and intuitively secures the flutter boundary. In this study, a structural/aerodynamic force model of the 2D aircraft was established, and the findings were compared with those from a 3D half model. The results showed that the flutter analysis between the 2D model and the 3D half model was similar, within about a 3% margin, thus validating the proposed 2D model's effectiveness.

국내외로 연구가 활발한 태양광 무인항공기는 일반적으로 고세장비 특징을 갖는다. 고세장비 날개는 날개 무게가 증가함에 따라 경량 설계되어 플러터에 취약하다. 따라서 초기 설계부터 플러터 해석이 필요하다. 대체로 플러터 해석은 날개 단면을 활용하거나 3D 모델을 이용하여 보다 정확하게 플러터 해석을 수행한다. 그러나 3D 모델은 해석에 시간이 많이 소모되기 때문에 본 연구에서는 2D 전기체 모델을 이용하고자 한다. 2D 전기체 모델은 3D 모델에 비해 계산이 빠르며 직관적으로 플러터 경계를 확보할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 2D 전기체의 구조/공기력 모델을 수립하고 3D 반-모델과 해석결과를 비교하였다. 결과적으로 2D 전기체 모델과 3D 반-모델의 플러터 해석 결과, 오차는 약 3% 이내로 유사하고, 제시된 2D 전기체 모델의 타당성을 검증하였다.

Keywords

Acknowledgement

이 논문은 2024년 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업(과제번호:2022R1A6A1A03056784)과 경기도의 경기도지역협력연구센터(GRRC)사업의 일환으로 수행하였음[GRRC항공2023-B05].

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