Aerodynamic design optimization of rotor airfoil has been performed with advanced design method for improved aerodynamic characteristics of ONERA airfoils as a baseline. A multiple response surface method is used to consider various consider various constraints in rotor airfoil design. Airfoil surface and mean camber line are modified using various shape functions. Numerical simulations are performed using KFLOW, a Navier-Stokes solver with shear stress transport turbulence model. The present design method provides favorable configurations for the high performance rotor airfoil. Resulting optimized air foils give better aerodynamic performance than the baseline airfoils.
임계마하수보다 큰 자유흐름 마하수에서는 충격파의 발생으로 인해 급격한 항력증가가 발생하므로, 임계마하수 증가는 고속 공기역학에서 중요한 분야로 다뤄지고 있다. Whitcomb R. T.에 의해 천음속영역에서 순항할 수 있는 초임계익형이 개발되었으나, 충격파 제어 기법들에 대한 실험적인 검증은 형상 제작의 어려움으로 인해 한계를 지닌다. 따라서 본 논문에서는 2D_Comp-2.1_P와 Prandtl-Glauert 압축성 보정식을 이용하여 NACA0012와 RAE2822의 임계마하수를 해석하고, 충격파 제어 장치 중 하나인 Bump를 RAE2822에 설치하여 임계마하수를 향상시키기 위한 연구를 수행하였다. 연구 결과 충격파를 압축파로 분산시켜 충격파의 강도를 약화시키고, 양항비의 4.7% 증가를 확인하였다. 따라서 Bump를 설계한 RAE2822가 기본 익형보다 높은 천음속 조건에서 효율적인 공력특성을 가지는 것을 확인하였다.
As a preliminary design study to achieve target aerodynamic performance, this work was conducted on an original nozzle with 9 flutes in order to design a fluted nozzle with 12 flutes. The thrust and rolling moment of the nozzle with 12 flutes were analyzed using a CFD code according to the depth and rotation angle of the flutes. Based on this, a fluted nozzle with 12 flutes was optimized to yield the same thrust as that of the original nozzle with 9 flutes. The response surface method was applied for shape optimization of the fluted nozzle and design variables were selected to determine the depth angle and rotation angle of the flutes. An optimized shape that led to a thrust as strong as that of the original nozzle was obtained.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.48
no.8
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pp.555-563
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2020
Foward-swept wings are known to possess superior aerodynamic performance compared to the conventional straight wings. However major concerns regarding forward-swept wings include divergence at lower airspeeds which require careful consideration at the design stage. As an endeavor to overcome such drawbacks, aeroelastic tailoring is attempted. In order to find an optimal ply sequence, recursive aeroelastic analyses is conducted and one-dimensional beam analysis coupled with simple aerodynamics is used for the improved computational efficiency and modelling convenience. The analysis used in this paper, DYMORE and analytic formula, both use one-dimensional beam model for the structure. Cross-sectional analysis for multi-cell NACA0015 airfoil section is conducted using VABS and oblique function is used for the sweep angle. Throughout the present aeroelastic tailoring, the maximum divergence speed of 290.2m/s is achieved which is increased by approximately 43% than that for the conventional ply configuration.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.40
no.10
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pp.846-852
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2012
The present paper is the preliminary study of the development of a morphing aircraft wing and investigates experimently the aerodynamic characteristics of a base airfoil and a morphing airfoil. The wind tunnel tests are conducted for a base Clark-Y airfoil, an airfoil with a mechanical flap, and a morphing airfoil. Lifts, drags, and pitching moments are measured by using a three-axis load cell and they are calibrated by considering solid blockage and wake blockage. The wind tunnel tests are conducted for various air speeds, Reynolds' numbers, and angles of attack. The experimental results show that the aerodynamic characteristics of the morphing airfoil in lift-drag and lift-pitching moment are better than those of the airfoil with a mechanical flap.
Kim, Jong-Bum;Jang, Young-Il;Kwon, Ky-Beom;Chung, Hyoung-Seog;Cho, Hwan-Kee;Kim, Sang-Ho;Lee, Jae-Woo
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.40
no.8
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pp.711-717
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2012
During the conceptual design phase of a light sport aircraft, the wind tunnel tests were conducted to investigate the static stability of newly-designed configuration. The 1/5 scale-down wind tunnel model consisted of fuselage, main wing, vertical tail and horizontal tail. The main wing and tails were able to be attached or detached from the fuselage. The aerodynamic forces and moments acting on the 6 different configurations compounding each component were measured by using the internal balance system and their static stability derivatives were derived. With these experimental data, the baseline lift and drag characteristics as well as the effects of each component to the longitudinal, directional and lateral static stability were quantitatively analyzed.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.12
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pp.931-939
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2013
In this paper, we try to find the lifting-line method which is applicable to the conceptual design of aircraft wings, and analyze the accuracy and coverage of the method. Two methods that are extended from the lifting-line theory of Prandtl are selected. One of the methods is Weissinger's method which imposes the velocity boundary condition at the control points located at the quarter chord, and the other is Phillips's method which combines the three-dimensional vortex lifting law. Calculations are performed for an elliptic wing, a swept back wing, and a tapered unswept wing with dihedral angle and geometric twist. The aerodynamic data of the potential flow such as spanwise distributions of circulation and downwash, lift and induced drag are obtained through calculations, and these data are compared with theoretical results and wind tunnel test data. As a result, Weissinger's method showed good accuracy and reliability regardless of wing shapes, but Phillips's method revealed inaccurate results for a swept back wing.
In this study, an optimal structural design of composite helicopter blades is performed using the genetic algorithm-based optimizer PSGA (Particle Swarm assisted Genetic Algorithm). The blade sections consist of the skin, spar, form, and balancing weight. The sectional geometries are generated using the B-spline curves while an opensource code Gmsh is used to discretize each material domain which is then analyzed by a finite element sectional analysis program Ksec2d. The HART II blade formed based on either C- or D-spar configuration is exploited to verify the cross-sectional design framework. A numerical simulation shows that each spar model reduces the blade mass by 7.39% and 6.65%, respectively, as compared with the baseline HART II blade case, while the shear center locations being remain close (within 5% chord) to the quarter chord line for both cases. The effectiveness of the present optimal structural design framework is demonstrated, which can readily be applied for the structural design of composite helicopter blades.
Yoo, Jae-Hun;Kim, Chang Kee;Choi, Yoon Jeong;Lim, Ye Seul
Journal of the Korea Society for Simulation
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v.28
no.2
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pp.23-33
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2019
A sub-munition which has low aspect ratio does not have flight stability and control of drag force under free-fall condition. In order to satisfy those problems, fin, which is called grid-fin, is designed instead of conventional flight fins and adapted to the sub-munition. The base model of the sub-munition is firstly set and numerical simulation of the model is conducted under transonic condition that is free-fall range of the sub-munition. Wind test is secondly performed to verify the simulation result. The result shows that grid fin adapted sub-munition has high drag force, but the flight stability is still needed. In order to enhance the flight stability, two additional grid-fins are designed which modify web-thickness and numerical simulations of modified models are conducted. As the results, the thinnest web-thickness grid-fin has the highest flight stability and still maintains high drag coefficient. Based on these results, design of grid-fin adapted sub-munition is completed, the path trajectory of the sub-munition can be predicted with acquired aerodynamic datum and it is expected that grid fin can be used to various shape of the flight vehicle and bomb.
Aircraft fuel efficiency is one of main concerns to aircraft manufacturers and to aviation companies because jet fuel price has tripled in last ten years. One of simple and effective methods to increase fuel efficiency is to reduce aircraft induced drag by using of wingtip devices. Induced drag is closely related to the circulation distribution, which produces strong wingtip vortex behind the tip of a finite wing. Wingtip devices including winglets can be successfully applied to reduce induced drag by wingtip vortex mitigation. Winglet design, however, is very complicated process and has to consider many parameters including installation position, height, taper ratio, sweepback, airfoil, toe-out angle and cant angle of winglets. In current research, different shapes of winglets are compared in the view of vortex mitigation. Appropriately designed winglets are proved to mitigate wingtip vortex and to increase lift to drag ratio. Also, the results show that winglets are more efficient than wingtip extension. That is the reason B-747-400 and B-737-800 chose winglets instead of a span increase to increase payload and range. Drag polar comparison chart is presented to show that minimum drag is increased by viscous drag of winglet, but at high lift, total drag is reduced by induced drag decrease. So, winglets are more efficient for aircraft that cruises at a high lift condition, which generates very strong wingtip vortex.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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