Supersonic jet fighter aircraft have several different weapon loading configuration to support air-to-air combat and air-to-ground delivery of weapon modes. Especially, asymmetric loading configurations could result in decreased handling qualities for the pilot maneuvering of the aircraft. The design of the T-50 lateral-directional roll axis control laws change from beta-betadot feedback structure to simple roll rate feedback structure and gains such as F-16 in order to improve roll-off phenomena during pitch maneuver in asymmetric loading configuration. Consequently, it is found that the improved control law decreases the roll-off phenomenon in lateral axes during pitch maneuver, but initial roll response is very fast and wing pitching moment is increased. In this paper, we propose the lateral control law blending between beta-betadot and simple roll rate feedback system in order to decreases the roll-off phenomenon in lateral axes during pitch maneuver without degrading of roll performance.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제2권4호
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pp.217-222
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2010
Since 1980's, optimum design techniques for ship structural design have been developed to the preliminary design which aims at minimum weight or minimum cost design of mid-ship section based on analytic structural analysis. But the optimum structural design researches about the application for the detail design of local structure based on FEA have been still insufficient. This paper presents optimization technique for the detail design of a racing motor boat. To improve the performance and reduce the damage of a real existing racing boat, direct structural analyses; static and non-linear transient dynamic analyses, were carried out to check the constraints of minimum weight design. As a result, it is shown that the optimum structural design of a racing boat has to be focused on reducing impulse response from pitching motion than static response because the dynamic effect is more dominant. Optimum design algorithm based on nonlinear finite element analysis for a racing motor boat was developed and coded to ANSYS, and its applicability for actual structural design was verifed.
Recently, optical pickup actuators have been designed to have structures that extruded lens to decrease their height, because they are used in very thin drive for notebook computers. However, because of discordant and undesirable of forces that are supposed to happen in this design feature, subsidiary resonance such as rolling and pitching mode exert bad influence on actuator. In this paper, we presented force constituents to clarify the cause of subsidiary resonance and proposed new finite element analysis method to calculate force precisely, and performed frequency response analysis to evaluate characteristics of actuators. As a result, we could find out design parameters to diminish the influence of subsidiary resonance. Sample actuators designed with appropriate parameters were fabricated and put to practical tests. Comparing analysis with experimental results, we verified the accuracy of the analysis and the effectiveness of the method presented.
In this paper, a new iterative method for solving vehicle-bridge interaction problems is proposed. Iterative methods have advantages over the non-iterative methods in that it is not necessary to update the system matrix for a given wheel location, and the method can be applied for a new type of car or bridge with few or no modifications. In the proposed method, the necessity of system matrices update is eliminated using the equivalent interaction force acting on the bridge, which is obtained iteratively. Ballast stiffness is included in the interaction forces and the geometric compatibility at the contact points are used as convergence criteria. The bridge is considered as an elastic Bernoulli-Euler beam with surface irregularity and ballast stiffness. The moving vehicle is modeled as a multi-axle mass-spring-damper system having many degrees of freedom depending on the number of axles. The pitching effect, which is the interaction effect between the rear and front wheels when a vehicle begins to enter or leave the bridge, is also considered in the formulation including extended ground boundaries having surface irregularity and ballast stiffness. The applicability of the proposed method is illustrated in the numerical studies.
The effects of the frequency of upstream gust on the unsteady boundary characteristics on a downstream blade was simulated by using a Navier-Stokes code. The Navier-Stokes code is based on an unstructured finite volume method and uses a low Reynolds k-e turbulence model to close the momentum equations. The MIT flapping foil experiment set-up is used to simulate the interaction between the upstream wake and a blade. The frequency of the upstream wake is simulated by varying rate of pitching motion of the flapping airfoils. Three reduced frequencies. 3.62. 7.24. and 10.86. are simulated. As the frequency increases, the unsteady fluctuation on the surfaces of the downstream hydrofoil is shown to decrease while the upstream flapper wake has larger first harmonics of y-velocity component. The unsteady vortices are shown to interact with each other and. as a result. the upstream wake becomes undiscernible inside the inner layer. The turbulence kinetic energy shows a similar behavior. Limiting streamlines around the trailing edge of the flapper are shown to conform with the unsteady Kutta condition for a round trailing edge. while limiting streamlines around the trailing edge of the hydrofoil conforms with the unsteady Kutta condition for a sharp edge.
Various flyers in nature have attracted great interests with a recent need for developing versatile and small-size flight vehicles. In the present study, we focus on the flying fish which has been observed to glide a long distance just above a seawater surface. Since previous studies have depended on the field observation or measurement of the physical parameters only, quantitative data of the flying fish flight has not been provided so far. Therefore, we evaluate the wing performance of the flying fish in gliding flight by directly measuring the lift, drag and pitching moment on real flying fish models (Cypselurus hiraii) in a wind tunnel. In addition, we investigate the roles of wing morphology like the enlarged pectoral and pelvic fins, and lateral dihedral angle of pectoral fins. With both the pectoral and pelvic fins spread, the lift-to-drag ratio is larger and the longitudinal static stability is enhanced than those with the pelvic fins folded. From the glide polar, we find that the wing performance of flying fish is equivalent to those of medium-size birds like the petrel, hawk and wood duck. Finally, we examine the effect of water surface underneath the flying fish and find that the water surface reduces the drag and increases the lift-to-drag ratio.
A low speed wind tunnel test was conducted for full-scale model of an unmanned aerial vehicle (UAV) in Korea Aerospace Research Institute (KARI) Low Speed Wind Tunnel(LSWT). The purpose of the presented paper is to illustrate the general aerodynamic and performance characteristics of the UAV that was designed and fabricated in KARI. Since the testing conditions were represented minor portions of the load-range of the external balance system, the repeatability tests were performed at various model configurations to confirm the reliability of measurements. Variations of drag-polar by adding model components such as tails, landing gear and test boom are shown, and longitudinal and lateral aerodynamic characteristics after changing control surfaces such as aileron, flap, elevator and rudder are also presented. To explore aerodynamic characteristics of an UAV with model components build-up and control surface deflections, lift curve slope, pitching moment variation with lift coefficients and drag-polar are examined. The discussed results might be useful to understand the general aerodynamic characteristics and drag pattern for the given UAV configuration.
본 연구는 적응제어기법을 이용한 무인항공기이 피치 자세 기동에 대한 연구 내용을 소개한다. 모델기반적응제어(Model Reference Adaptive Control)을 이용하여 피치 자세각과 엘리베이터 입력 사이의 피드백 선형화 과정에서 발생하는 불확실성을 처리하였다. 모델 불활실성 파라미터는 피드백 제어기가 작동하는 중에 적응법칙을 이용하여 추정할 수 있도록 설계 되었다. 안정화 제어기에 의해 달성되는 최종 피치 자세각에 대한 분석을 통해 폐루프 시스템의 특성을 파악할 수 있도록 하였다. 제안된 제어 기법은 기존 제어기에서 주로 채택하고 있는 선형화나 게인 스케쥴링등의 과정이 필요하지 않아 상당한 모델 오차가 존재하는 상황에서 무인항공기의 고기동 피치 제어기 설계에 도움을 줄 것으로 생각한다.
29.7% 축소 NASA Common Research Model을 벨리 스팅 모형지지부에 장착하여 저속에서 풍동시험을 수행하였다. 다양한 형상의 페어링을 장착한 벨리 스팅 모형지지부에 대하여 공력계수를 측정하는 시험을 수행하였으며 그 결과를 고찰하였다. 벨리 스팅 모형지지부에 장착된 CRM 형상을 이용하여 힘과 모멘트를 측정하였다. 벨리 스팅 페어링 형상 변화에 따른 피칭모멘트로부터 벨리 스팅 간섭 효과를 감소시키는 형상을 찾았다. 전산해석을 통해 벨리 스팅 모형지지부의 간섭과 시험부 페어링의 간섭 감소효과를 확인하였다.
A precise linear motion stage supported by magnetically preloaded air bearings is introduced where preloading magnetic actuators are combined with permanent magnets and coils to adjust air bearing clearance by controlling magnetic force actively. Each of the magnetic actuators has a permanent magnet generating nominal magnetic flux for required preload and a coil to perturb the magnetic force resulting adjustment of air-bearing clearance. The characteristics of porous aerostatic bearing are analyzed by numerical analysis, and analytic magnetic circuit model is driven for magnetic actuator to calculate nominal preload and variation of force due to current. A 1-axis linear stage motorized with a coreless linear motor and a linear encoder is built for verifying this design concept. With the active magnetic preloading actuators controlled with DSP board and PWM power amplifiers, the active on-line adjusting tests about the vertical, pitching and rolling motion were performed, and the result shows very good linearity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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