When the aircraft is developed, several flight tests are performed including stability and controllability, performance and systems, above all the most important part of the flight test is stability test. Stability test is divided into two parts, static stability and dynamic stability. Static stability of the aircraft is typically defined in terms of its initial tendency to return to equilibrium after a disturbance and not included time concept. One of static stability, longitudinal static stability, was addressed here. The longitudinal static stability was studied from the basic theory to the flight test method and also explained data reduction method throughout the flight test. Finally showed how to meet the specifications such as ROC, FAR and MIL-specifications.
The analysis of an aircraft flight dynamics is recently very convenient because of the introduction of state-space method and a well-developed package software. The representation of a dynamic system is described as a simple form of matrix calculation and the unique form of model is available for the linear or nonlinear, time variant or time invariant, mono variable or multi variable system with state-space method. And this analysis can be simplified with the specific functions of a package software and it is very simplified to execute the simulation of the dynamic characteristics for an aircraft model with an interactive graphical treatment. The purpose of this study is to develope an educational flight simulator for the students who need to analyze the dynamic characteristics of an aircraft that is primarily to execute the simulation for the analysis of the transient response and frequency response of an aircraft stability. Furthermore the dynamic characteristics of an aircraft motion is set up as dynamical animation tool for the control response on 3-axis motions of an aircraft.
카나드 형상 고기동 항공기의 개념 설계 단계에서 높은 받음각 항공기 정적 안정성 분석을 위해 저속 소형 풍동시험을 수행하였다. 본 연구에서는 1/50축척의 일반적인 카나드-동체-날개 형상을 소형 풍동시험 모델로 사용하였다. 높은 받음각 비선형특성을 포함한 정적 안정성을 분석하기 위하여 카나드 굽힘에 따른 수직 꼬리 날개 효과를 분석하였다. 또한 높은 받음각에서 Nose Chine 효과를 분석하였다. 실험 연구에서 얻은 결과를 토대로 카나드 형상 항공기 높은 받음각 정적 안정성에 미치는 형상 변화 효과를 분석할 수 있었다.
The purpose of this paper is the application of the techniques for the new estimation of robustness for the aircraft systems having structured uncertainties. The basic ideas to analyze the system which is the originally nonlinear is Lyapunov direct theorems. The nonlinear systems have various forms of terms inside the system equations and this investigation is confined in the form of bounded uncertainties. The number of uncertainties will be the degree of freedoms in the calculation of the robust stability regions called the robustness bounds. This proposition adopts the theoretical analysis of the Lyapunov direct methods, that is, the sign properties of the Lyapunov function derivative integrated along finite intervals of time, in place of the original method of the sign properties of the time derivative of the Lyapunov function itself. This is the new sufficient criteria to relax the stability condition and is used to generate techniques for the robust design of control systems with structured perturbations. Using this relaxing stability conditions, in this paper, the quadratic form of Lyapunov function is utilized. In this paper, the practical system of vertical take-off and landing (VTOL) aircraft is analyzed with the proposed stability criteria based upon the Lyapunov direct method. The application of numerical procedures can prove the improvements in estimations of robustness with structured uncertainties. The applicable aircraft system is assumed to be linear with time-varying with nonlinear bounded perturbations.
본 연구에서는 외부 장착물이 존재하는 항공기의 안정성 검증을 위해 진동 및 구조해석을 수행하였다. 외부 장착물이 존재하는 경우, 외부 장착물 자체의 정확성 및 안정성을 위한 요구조건이 주어지며, 이와 동시에 외부 장착물이 항공기에 장착되도록 개조된 항공기 구조물의 안정성 문제가 중요하다. 따라서 본 연구에서는 정적 상태에서의 고유주파수 계산을 통한 공진 여부를 조사하고 발사기를 장착하기 위해 개조된 구조물에 작용하는 진동하중을 구하였다. 또한 로컬 모델링 방법을 이용하여 추가 장착 구조물의 구조적 안정성을 검토하였으며 지상 및 비행시험을 통하여 이를 검증하였다.
In this study, the structural stability of the tank room of an aircraft rescue fire engine is to be studied. The tank room of the aircraft rescue fire engine is filled with fire extinguishing water and chemicals. Fire extinguishing water and chemical are filled to a capacity of about 12.5 tons and are subjected to high stress. The tank room is made of PP material with low yield stress. Structural analysis of the tank room is performed and structural weakness is analyzed. In addition, if a structural problem occurs as a result of structural analysis, an analysis simulation result is presented to derive an improved design and to show the validity of the structural stability of the tank room.
군용항공기는 고받음각에서 적절한 조종성 및 항공기 이탈에 대한 안정성을 확보하고 있어야 한다. 고받음각에서 항공기가 이탈에 진입할 수 있는 한계값은 항공기 형상설계에 직결되는 문제이다. 하지만 현대의 고성능 전투기는 전기식 비행제어계통을 사용하여 고받음각 제어법칙을 설계함으로써 한계 값 내에서 항공기의 안정성을 보장하고 있으며 항공기가 이탈 시, 안전하게 회복할 수 있도록 고받음각 제어법칙을 설계한다. 현재 T-50에 적용되어 있는 고받음각 제어법칙은, 세로축 방향으로는 받음각 제한기 및 MPO(Manual Pitch Override) 모드, 가로-방향축으로는 고받음각 이탈제한기, 가로축 명령제한기, 방향축 조종사 명령제한기 및 스핀방지기가 설계되어 있다. 본 논문에서는 T-50 에 적용되어 있는 고받음각 제어법칙을 소개하며, 고받음각 비행시험을 통하여 항공기 안정성에 관한 연구를 수행하였다.
본 논문에서는 원 형상에 비해 20% 축소 설계된 수평 핀을 부착한 전투기의 외부 연료 탱크의 정적인 세로 안정성을 해석하고 투하궤적을 분석하였다. 얇은 에어포일의 공력 자료를 이용하여 연료 탱크의 정적 피칭 안정성을 해석한 결과는 풍동 실험 결과와 거의 일치하였다. 연료탱크의 6자유도 운동방정식에 대한 수치적인 모사에서 얻은 낙하 궤적을 실제 모델의 투하 실험 궤적과 비교 분석한 결과 투하 시 항공기의 자세가 연료 탱크의 수직 이동 궤적에는 영향을 미치지 않지만 수평 이동 궤적에는 상당한 영향을 미치게 됨을 알 수 있었다. 이와 같은 이론 해석 및 실험 결과의 분석을 통해 재설계 핀을 부착한 외부 연료 탱크를 비행 중 항공기로 부터 분리할 때 비행운용 규범을 기준으로 수행한다면 항공기의 안전성을 보장할 수 있음이 검증되었다.
현대의 고성능 전투기는 공력성능 및 조종성능의 향상을 위하여 대부분 세로축 방향으로 항공기를 불안정하게 설계하는 정안정성 완화(Relaxed Static Stability) 개념을 채택하고 있다. 비행제어법칙의 설계 작업은 불안정하게 설계된 항공기에 안정성(Stability)을 부여하고, 주어진 비행임무에 대하여 만족스런 조종성능(Controllability)을 발휘할 수 있도록 비행성능을 조작하는 일련의 과정이다. 항공기의 세로축 운동은 장주기 및 단주기 운동이라는 2개의 감쇠진동 모드가 중첩되어 있다고 간주한다. 전투기에서 세로축 제어법칙설계는 장주기 모드가 설계대상으로 고려되지 않으며, 미 군사규격인 MIL-F-8785C에 정의되어 있는 단주기 모드(Short Period Mode)의 요구조건을 이용하여 주파수와 감쇠비를 최적화한다. 이 때, 제어법칙이 포함된 고차시스템을 저차 등가시스템으로 등가 시켜 판별한다. 현재까지 항공기의 단주기 운동 특성에 관한 연구는 활발하게 진행되어 왔으나, 장주기 운동 특성에 관한 연구는 그렇지 못하였다. 본 논문에서는 T-50 훈련기의 장주기 모드 운동 특성을 분석하기 위해 선형 및 비선형해석을 수행하였으며, 받음각제한기 및 자동 피치자세각 트림 명령이 세로축 운동에 미치는 영향성을 분석하였다.
In this research, design scheme of fiber Bragg grating(FBG) sensor system for aircraft application is suggested from the results and the know-how from the fon11er researches on structural health monitoring techniques using fiber optic sensors. Design factors to be taken into consideration were derived for both sensor parts including connection and system parts. For the stability of FBG sensor system, design requirements of temperature, vibration, humidity, electromagnetic interference were presented from U. S. military standards. The direction of software programming which increases stability and perfon11ance of the aircraft with the FBG sensor system was also examined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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