수직이착륙과 고속수평비행이 기능한 스마트 무인기 개발의 일환으로 초기개념설계용 성능예측 프로그램을 작성하였다. 스마트 무인기가 요구하는 설계조건을 기반으로 각 임무 단계 수행과정에서의 연료소모중량을 반복계산하여 전체 중량을 예측하고, 동시에 무인기의 주요형상변수, 추진성능, 수직이착륙성능, 수평비행성능 등의 계산을 통해 성능예측 및 설계요구조건 만족여부 판단, 경향성 분석을 수행할 수 있다. 동 프로그램은 수직이착륙 무인항공기 비행체의 초기개념설계단계에서 비행체의 경향성 분석, 비행성능 예측 및 설계 요구조건 검증 등을 손쉽고 간편하게 수행 할 수 있는 도구도서 사용할 수 있다.
MDO(Multi-disciplinary Optimization)를 위한 서로 다른 모델 간의 결합은 계산 프레임 워크의 복잡성을 크게 증가시키는 동시에 CPU 시간과 메모리 사용을 증가시킨다. 이러한 어려움을 극복하기 위해 POD(Proper Orthogonal Decomposition)와 RBF(Radial Basis Function)를 사용하여 복합 샌드위치 구조가 항공기 날개 스킨 재료로 사용될 때 복합재와 샌드위치 코어의 두께를 결정하는 최적화 문제의 해를 구했다. POD와 RBF를 사용하여 날개 형상과 하중 데이터에 대한 대리 모델을 만들었으며 대리 모델에 의해 얻어진 목적 함수 및 제약 함수 값을 사용하여 최적해를 구하였다.
In this paper, we studied the optimal method of improving performance for aircraft having various variants within the same type. The study defined configuration of an entire fleet of aircraft being subject to a performance improvement program. And selected the most complicated aircraft configuration among them as a Standard Aircraft for modification by according to the proposed Aircraft Selection Process for developing an optimal Aircraft Performance Improvement Process. Based on the selected the Standard Aircraft, drew a system integration design result and carried out Evaluation Test and obtained Airworthiness Certification. Created the database with the design data of the Standard Aircraft, Evaluation Test, and Airworthiness Certification results, and applied it to variants of aircraft to complete the performance improvement program with optimized schedules and costs. By applying the proposed method to IFF performance improvement program, drew optimal system integration design and completed the program with minimized schedule.
본 논문은 양산 단계 항공기 성능개량 진행 중 개조 현장에서 식별되는 전기계통 이슈를 해결하기 위해 애자일 사업관리 기법 적용방안을 제안하였다. 제안된 애자일 기법은 공식 형상심의 절차 진입 전까지 이슈분석 단계와 현장점검 단계에 적용하였다. 이 때 일일 스크럼과 스프린트 리뷰를 통해 보완 설계를 거쳐 요구사항에 따른 배선 장착 및 검증까지 스프린트 기간을 정하여 사업을 진행하였다. 결과적으로 정의된 스프린트 기간 내에 일정지연 없이 스프린트 산출물인 항공기 배선장착이 정의된 요구사항을 충족 하는 것으로 검증되었다.
선박, 항공기 구조물을 설계할 때 경량화 및 강도를 만족할 수 있도록 설계하는 것은 중요하다. 현재, 경량화와 구조물의 강도를 만족시키기 위한 방법으로 3D 프린트 복합재료를 이용한 위상 최적화에 관련된 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 항공기 또는 무인기의 부품 중 하나인 조종면에 대한 3D 프린트 복합재료의 적용 가능성을 분석하기 위해 구조해석을 수행했다. 조종면의 내부 위상 형상에 대해 3가지(육각형, 사각형, 삼각형) 형상을 고려하여 굽힘 하중에 대한 조종면의 최적의 위상 형상을 분석하였다. 또한 3D 프린트 복합재료의 4가지 강화재(탄소섬유, 유리섬유, 고강내열유리섬유, 케블라)를 적용했을 때의 조종면의 굽힘 강도를 분석하였다. 3점 굽힘 실험결과와 구조해석 결과를 비교한 결과, 탄소섬유와 케블라로 제작된 육각형의 위상 형상을 갖는 조종면이 우수한 성능을 갖는 것을 확인하였다. 이를 통해 조종면에 대해 3D 프린트 복합재를 충분히 적용 가능할 것으로 판단된다.
형상기억합금은 스마트 구조물에서 작동기로 널리 쓰인다. 형상기억합금은 초기변위를 부고 열을 가하게 되면 단위 부피당 큰 회복력과 변위를 발생한다. 형상기억합금의 이론 특성은 인공근육, 작동기, 소음 및 진동감쇠, 형상의 변형 제어 등에 응용될 수 있다. 본 논문에서는 형상기억합금의 3차원 비선형 구성방정식을 이용하여 재료의 거동특성을 해석하고, 형상기억합금이 부착된 스마트구조로 응용될 수 있는 공기 흡입 덕트, 항공기 및 잠수함 동체 등의 구조를 압력이 존재하는 원형 및 복원을 해석하였다. 수치해석결과, 형상기억합금 엑츄에이터가 내압 하에서 작동하자 단면은 변형전의 모습(낮은 응력상태)으로 회복되었다.
항공기 기술의 발전은 다양한 과학기술 분야의 발달에 끊임없이 큰 영향을 주어왔고, 또 기기서 파생된 신 기술도 수없이 발생하였다. NC 공작기계도 그 하나이다. 제 2차 세계대전 후 미공군은 복잡한 형상의 항공기 부품가공과 고정밀도의 검사용 Gauge를 제작할 필요성을 얻게 되었다. Helicopter의 Rotor blade의 Prifile 검사용 Plate gauge를 가공할 수 있는 기계를 개발 중에 있었던 J.T.Person이 Jig boring machine을 저자적으로 제어하면서 Gauge를 가공하는 방법을 1947년 미공군에 제안하게 되었다. 이것이 NC 발달사에 기록된 역사적인 사실이며 이 Project는 후에 MIT로 넘아가고 1952년에 NC milling machine을 완성시켰다. 그 후, 1955년 Gidding & Lewis사가 최초로 NC 공작기계를 공업화한 제1호기 Numericord를 시장에 내 놓게 되었다.
Riveting is mainly used to assemble the aircraft fuselage. An average of 2~3 workers is needed to assemble an aircraft fuselage consisting of various size frames by riveting. In this study, a riveting process that enables one-person operation using an automated C-frame riveting machine was proposed for improving the efficiency of productivity. The proposed process was verified stability through structural analysis. In the range that can maintain structural stability, panel thickness of the riveting machine and shape were modified to optimizing the shape for reducing the weight of the riveting process. The structural analysis was performed by software ANSYS workbench 19.2. The optimized riveting machine was reduced by 257kg compared to the existing model.
활주로에서 발생하는 측풍이나 돌풍 등은 항공기의 이 착륙 안정성에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 활주로를 건설 할 때 측풍에 대하여 많은 고려를 하지만, 이는 단순히 건설지형 주변에서 발생되는 기상 현상에 대한 데이터를 사용할 뿐 활주로가 완성된 이후에는 활주로 주변 지형 및 환경이 변하게 되어 활주로 건설 초기에 측정된 풍향이나 풍속이 크게 변할 수 있다. 따라서 측풍이 불어올 때, 활주로 주변 시설물에 의한 유동변화가 항공기의 이 착륙 비행 안정성에 미치는 영향이 고려되어야 하다. 본 연구에서는 3차원 형상의 활주로와 주변 시설물을 2차원으로 가정하여 활주로 주위 유동해석을 전산유체역학을 통해 계산하고, 유동변화가 이 착륙하는 비행기에 미치는 영향을 알아본다.
The aerodynamic performance of airplane is different according to the configuration of landing gear. As the drag becomes different according to this configuration, the flow stream of air must be smooth at taking off and landing. In this study, the configuration of landing gear was designed each in order to enhance the energy efficiency of airplane. Five models were compared in total at analysis. The magnitudes of drag and pressure became different and the air pressure of wake were changed due to the configuration. So, the air pressure due to the flow velocity and the air resistance happening at the rear can be estimated according to the configuration of landing gear. It is thought to improve the performance of airplane through the result of this study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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