International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제9권2호
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pp.18-33
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2008
This paper presents design optimization of a new Active Twist Rotor (ATR) blade and conducts its aeroelastic analysis in forward flight condition. In order to improve a twist actuation performance, the present ATR blade utilizes a single crystal piezoelectric fiber composite actuator and the blade cross-sectional layout is designed through an optimization procedure. The single crystal piezoelectric fiber composite actuator has excellent piezoelectric strain performance when compared with the previous piezoelectric fiber composites such as Active Fiber Composites (AFC) and Macro Fiber Composites (MFC). Further design optimization gives a cross-sectional layout that maximizes the static twist actuation while satisfying various blade design requirements. After the design optimization is completed successfully, an aeroelastic analysis of the present ATR blade in forward flight is conducted to confirm the efficiency in reducing the vibratory loads at both fixed- and rotating-systems. Numerical simulation shows that the present ATR blade utilizing single crystal piezoelectric fiber composites may reduce the vibratory loads significantly even with much lower input-voltage when compared with that used in the previous ATR blade. However, for an application of the present single crystal piezoelectric actuator to a full scaled rotor blade, several issues exist. Difficulty of manufacturing in a large size and severe brittleness in its material characteristics will need to be examined.
In response to the recent surge in aviation demand, major airport and aviation authorities continue to make efforts to formulate arrival procedures that take into account efficient aircraft separation, noise and environmental issues related to carbon (CO2) emissions. In order to ensure efficient traffic control and environmental issues, as a result, a new concept Trombone, Point Merge, etc. have been introduced and widely used. However, these new concept incisions are becoming a factor that hinders operational efficiency and stability due to the restricted domestic airspace such as military airspace and excessive constraints of altitude, speed, etc. which do not reflect the concept of continuous descent operation and eventually needs to be modified to make continuous descent operation as feasible as possible. We herewith analyze and propose the way of improving flight safety and efficiency in the arrival operation procedure by supplementary modification which consequently contribute to the aviation industry international competitiveness.
Characteristics and advantages of the thermal desorption-comprehensive two dimensional gas chromatography-time of flight mass spectrometry (TD-GCxGC-TOFMS) were discussed and the organic compound's analysis result was shown for the ambient $PM_{2.5}$ sample collected in Seoul, Korea. Over 10,000 individual organic compounds were separated from about $70{\mu}g$ of aerosols in a single procedure with no sample pre-treatment. Among them, around 300 compounds were identified and classified based on the mass fragmentation patterns and GCxGC retention times. Several aliphatic compounds groups such as alkanes, alkenes, cycloalkanes, alkanoic acids, and alkan-2-ones were identified as well as 72 PAH compounds including alkyl substituted compounds and 8 hopanes. In Seoul aerosol, numerous oxidized aromatic compounds including major components of secondary organic aerosols were observed. The inventory of organic compounds in $PM_{2.5}$ of Seoul, Korea suggested that organic aerosol were constituted by the compounds of primary source emission as well as the formation of secondary organic aerosols.
항공기 구조 개발에 관련된 MlL-HDBK-1530 에는 구조 건전성을 확보하기 위한 요구사항이 기술되어있다. 기체 구조의 내구성 및 손상허용성은 요구항목 중의 하나로서 관련 규격서의 요구조건과 절차에 따라 해석 및 시험을 통하여 입증되어야 한다. 본 논문에서는 T-50 항공기 (고등 훈련기)의 안전성 및 내구성 평가를 위한 전기체 내구성 시험하중 설계에 대하여 기술하였다. 내구성 시험하중 설계는 대한민국 공군과 미군사규격서의 요구조건 및 절차에 따라 수행되었다. 실제 비행상태 구현을 위한 전기체 부유식 시험조립 기법과 비행대비행 하중 스펙트럼의 모든 하중을 정확하게 모사 할 수 있는 시험 하중 최적화 기법 및 6-자유도 평형기법을 개발하여 적용하였다. 개발된 기법은 향후 항공기 전기체 구조시험을 수행하는데 있어서 유용한 시험하중 설계 기법임을 확인하였다.
현재 대부분의 공항에서 운용중인 계기착륙시스템 (ILS; instrument landing system)은 시스템 특성상 단일경로로 운영되어, 다수의 항공기를 수용하기에는 한계가 있다. 이러한 한계점을 해결하기 위해 GNSS를 이용한 위성항법시스템인 GBAS가 개발되었다. GBAS는 ILS 보다 위치 정확도도 높고 단일경로가 아닌 다수의 경로를 이용하여 착륙이 가능하기 때문에, 다양한 착륙절차를 수행할 수 있다. 이에, 본 논문에서는 환경적인 요건과 공역 제한 때문에 ILS 설치가 불가피한 태안비행장에 가상 ILS 절차를 수립한 후 cessna skyhawk 172를 이용하여 가상 ILS 절차와 curved approach 절차를 비교하는 비행시험을 하여 curved approach에 대한 장점을 확인 하였다.
본 논문에서는 지상 주행과 비행이 가능한 이중모드 PAV의 무인 축소모델 개념설계 및 개발시험 과정에 관하여 기술하였다. 운용 요구도를 검토한 결과 멀티로터 형상에 나셀틸트 기능을 결합한 쿼드 틸트 프롭형 비행체가 제안되었다. 프로펠러 추진을 위한 모터와 주행을 위한 구동장치를 하나의 나셀에 집적하고, 나셀 틸트 구조에 의해 비행 및 주행모드의 변경이 가능하도록 구현하였다. 개념설계를 통해 주요 설계변수와 초기 제원이 확정되었고, 비행모드 및 주행모드 시험용 플랫폼을 제작하여 기능시험을 수행하였다.
헬기의 개발 과정은 설계, 제작 및 시험평가로 구분될 수 있으며, 시험평가는 구성품 시험, Rig 시험, 체계 지상시험 및 비행시험의 순서로 단계적으로 수행된다. 지상시험이 종료되고 최초 비행에 앞서, 비행 안전성을 담보하기 위해 미군사규격은 50시간 비행전 수락시험을 요구하고 있다. 비행전 수락시험은 헬기를 지상결박하여 가혹한 하중을 부과하는 시험으로서, 이의 수행을 위해서는 헬기 시제기와 유사한 별도의 지상 시험 시제기가 필요하며, 많은 비용과 기간이 소요되는 시험이다. KUH의 경우 국내 개발 환경을 고려하여 미군사규격의 요구도를 변형 후 수행하였으며, 본 논문은 KUH 비행전 수락시험의 절차 및 결과를 통하여 헬기 개발 환경에 따른 적절한 비행전 수락시험 수행 방안을 제시하고자 한다.
항공기용 전원 분배 장치는 발전기에서 생성된 전원을 분배 및 제어하고, 과전류를 보호하는 역할을 한다. 항공기 비행 중에 교류 전원 분배 장치의 결함으로 인해 교류 전원 분배가 불가능해지는 현상이 다수 발생하였다. 이로 인해 정상적인 교류 전원 분배가 불가능하고 일부 전자장비가 구동을 상실하는 문제점이 제기되었다. 본 논문에서는 결함 발생 조건인 항공기 비행 중 진동 조건을 진동 시험 장비로 모의하여, 결함의 근본 원인을 도출한 과정을 기술하였다. 이를 통해 결함의 원인이 교류 전원 분배 장치의 접촉기가 진동에 의해 내부 배선 손상이 발생한 것임을 확인하였으며, 결함 해소를 위해 접촉기 개선 형상을 도출하였다. 또한 결함이 내재된 접촉기를 검출하기 위해, 진동 시험 장비를 활용한 결함 검출 시험을 수행하는 방식으로 시험 절차를 개선하였다. 개선활동 결과 교류 전원 분배 장치의 결함 현상이 개선되었음을 구성품 인증 시험 및 비행 시험을 통해 입증하였다.
급속도로 증가하는 항공 교통량으로 인한 공역 과밀화와 공역제한으로 인해 국제민간항공기구(ICAO) 에서는 공역 수용 증대를 위한 performance-based navigation 을 실시하기 위해 2025년 까지 모든 항공기들을 대상으로 하여 SBAS 사용을 촉구하고 있는 실정이다. 이에 맞춰 국내 역시 한국의 공역환경 특성을 반영한 한국형 SBAS의 연구 개발을 지속중이다. 국내에서는 아직 SBAS의 성능 시험 및 검증을 위한 비행검사 절차 및 이에 필요한 탑재장비 구성방안이 수립되어 있지 않으므로 본 논문에서는 FAA, ICAO 규정집, 그리고 국토교통부가 제정한 법령을 분석하여 향후 수립될 한국형 SBAS의 필수 평가 사항들과 파라미터들을 도출하고, RTCA 규정집을 참고하여 RTK-DGPS 위치고정 시스템을 이용한 비행검사 최적 장비 구성방안에 대해 제시하였다.
운항승무원은 항공기 운항에 필요한 적합한 자격요건을 충족해야 하며 이를 위해서는 항공기 운항에 필요한 자격요건과 항공기간 유사성 등으로 인해 불필요한 자격요건이 무엇인지 확립되어 있어야 한다. 시카고협약은 국제민간항공에 있어서 가장 기본이 되는 국제조약이며 시카고협약 체약국은 시카고협약 부속서에서 정한 '표준 및 권고방식(SARPs)'에 따라 항공법규를 제정하여 운영 중이며, 안전하고 효율적인 기준 수립 및 적용을 위해 지속적으로 노력하고 있다. 본 논문은 운항승무원의 항공기 2개 형식 운항에 대한 ICAO, 한국, FAA, EASA 등의 국내외 기준의 차이점을 인식하고 이를 토대로 한국의 관련 제도를 개선 보완하고자 한다. 운항승무원의 항공기 2개 형식 운항에 대한 국내외 기준을 비교하면서, 한국의 관련 법규가 국제기준 대비 불합리한 측면이 있어 이를 토대로 개선방안을 제시하였다. 기본적으로 항공기 운영자는 기장 또는 부기장이 동일 형식의 비행기로 90일 내에 적어도 3회의 이륙과 착륙을 행한 경험이 없는 기장 또는 부기장을 해당 항공기를 운항하도록 승무시켜서는 아니 된다. 또한 운항승무원은 모든 운항하는 항공기 형식에 대하여 장비 및 절차에 대한 중요 차이점에 익숙해야 한다. 또한 항공기 운영자는 조종사의 조종 기능 및 비상절차 수행능력이 해당 항공기 형식에서 수행능력이 있도록 적합한 방법으로 심사가 수행되어야 한다. 이와 관련해 정기적으로 기량심사가 수행되어야 한다. 한편 항공기 운영자가 운항승무원에게 항공기 간의 유사성을 토대로 서로 다른 항공기 형식을 운항하도록 하는 경우, 항공당국은 각각의 항공기 형식을 운항하기 위한 면제 요건을 설정하여 적용할 수 있다. 결론적으로 운항승무원이 2개 형식의 항공기를 운항하기 위해서는 해당 형식 항공기 운항을 위한 유효한 자격이 있어야 하며, 이를 위해서는 이에 합당한 훈련프로그램을 이수해야 한다. 따라서 특별히 요건이 면제되거나 요구량을 축소하여 적용할 수 있는 법적 근거가 없는 한, 2개 형식 항공기를 운항하기 위해서는 항공기 형식 간의 유사성을 토대로 적용할 수 있는 진보된 훈련 프로그램이 있음에도 불구하고 각각의 항공기 형식에 필요한 모든 운항자격을 충족해야 한다. 항공기 제작사는 표준비행절차 및 안전운항을 위해 새로 항공기를 개발함에 있어서 항공기 시스템에 대하여 기본적인 틀을 유지하면서 기능을 보완 개선하고 있어 항공기 간에 표준화된 적용이 확대되고 있으며 항공기 간의 차이수준은 점차 줄어들고 있다. 또한 다양한 항공 비즈니스 출현 및 레저용 항공시장의 활성화로 운항승무원이 서로 다른 항공기를 번갈아 운항할 필요성이 점차 높아지고 있다. 그럼에도 불구하고 한국은 운항승무원의 훈련 및 운항자격프로그램과 관련하여 신규도입 항공기에 적용할 항공기 간의 차이수준에 따라 실질적으로 다르게 적용할 수 있는 관련 법규 및 체계가 전무한 상태이며, 2개 형식 이상의 항공기를 운항하기 위한 구체적인 기준은 물론 이와 관련하여 항공안전을 위해 금지하거나 제한하는 기준도 없기 때문에 항공기 운영자의 정책적인 판단에 따를 수밖에 없는 실정이다. 따라서 항공당국은 비행표준평가위원회 제도를 도입하여 비행표준평가를 통해 항공기 간의 차이수준을 분석하고 이를 토대로 운항승무원이 합당한 교육훈련 및 자격요건을 효율적으로 적용할 수 있도록 항공기 간 차이수준별 자격요건체계를 수립하여 적용해야 할 것이다. 이와 관련하여 본 논문에서는 항공기 간의 차이수준 평가 및 2개 형식 이상 항공기 운항에 대한 국내외 항공법규를 고찰하고 합리적인 제도 운영을 위한 몇 가지 개선방안을 제시하였다. 본 논문이 1) 정부, 학계 및 항공사 등 유관부문에서 항공안전증진을 위한 국제 동향을 이해하는데 도움이 되고, 2) 국내 항공법규를 개선하는데 도움을 주고, 3) 아울러, 국제표준 준수 및 항공안전증진에 기여하길 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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