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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

노나현 (부산대학교, 부산대학교 대학원)

지도교수
오세종
발행연도
2021
저작권
부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수14

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이 논문의 연구 히스토리 (6)

2021

다중 덕트 팬을 가지는 복합형 회전익기의 공력 특성 및 트림 해석 연구
노나현 ,  박동훈 ,  오세종 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2021.11 학술대회자료
다중 덕트 팬을 가지는 복합형 회전익기의 공력 특성 및 트림 해석 연구
노나현 항공우주공학과 2021.01 학위논문

2020

전진비행하는 다중 덕트 팬 복합형 회전익기 트림 해석
노나현 ,  박동훈 ,  오세종 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2020.07 학술대회자료

2018

다중 덕트 팬 전진 비행 특성에 대한 수치적 연구
노나현 ,  오세종 ,  박동훈 한국항공우주학회지 2018.02 학술저널

2017

고속 복합형 회전익기 개발을 위한 다중 덕트 팬 수치적 연구
노나현 ,  박동훈 ,  오세종 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2017.11 학술대회자료

2016

다중 덕트 로터를 가지는 복합형 회전익기에 대한 수치적 연구
노나현 ,  김태우 ,  장지성 외 1명 한국전산유체공학회 학술대회논문집 2016.05 학술대회자료

초록· 키워드

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차세대 회전익기 개발과 도시형 항공기에 관한 관심이 커짐에 따라 복합형 회전익기에 대한 활발한 논의가 이루어지고 있다. 연구 개발 프로젝트들을 통해 제시된 형상 중, 덕트 팬을 가지는 비행체는 고속화 실현 가능성과 도시형 항공기에 대한 적합성이 높은 형상으로 평가된다.
본 연구에서는 동체에 두 개의 덕트 팬이 위치하며 주날개 양 끝단에 프로펠러가 위치하는 복합형 회전익기에 관한 수치적 연구를 수행하였다. 새로운 형상을 가지는 복합형 회전익기의 비행 가능성 평가와 비행 특성 및 비행 가능 범위 탐색을 위해 제자리·천이·고속 비행 조건에 대한 트림 해석을 수행하였다. 다수의 회전체에 대한 시간 효율적인 해석과 팬을 제외한 벽면에 대한 점성을 고려한 해석이 가능한 가상 디스크 기법을 이용한 해석을 수행하였다. 조종면의 효과가 반영 가능한 조종력 변화량 기법을 고안하였으며, 비행 모드에 따라 상이한 해석 형상에 적합한 트림 기법을 구축하였다.
가상 디스크 기법을 이용한 덕트 팬 해석의 특성과 한계 파악을 위한 연구를 선행하였다. 회전 격자 기법과 가상 디스크 기법을 이용하여 단일 덕트 팬을 해석하고, 회전 격자 기법 결과에 대한 상세 분석을 통해 제자리 비행 및 천이 비행하는 덕트 팬에서 발생하는 유동과 공력 성능 특성을 파악하였다. 동일 비행 조건에 대한 두 기법의 결과 비교를 통해 가상 디스크 기법의 특성과 한계를 파악하고 이를 기반으로 가상 디스크 기법의 정성적 측면에서의 공력 성능 예측 정확도 향상과 안정성 증대 방안을 제시하였다. 가상 디스크 기법의 신뢰도 저하 조건에 대한 판단자로써 공력 성능 특성에 기반한 수직력비의 개념을 함께 제안하였다.
전기체 해석에 앞서, 구성요소의 성능을 독립적으로 분석하였다. 덕트가 위치한 동체 해석에 다양한 받음각과 속도를 고려하였으며, 덕트 팬이 고려되지 않은 기체를 해석에 하나의 속도와 다양한 받음각을 고려하였다. 이때에, 조종면 작동에 의한 성능 변화를 함께 획득하고 분석하였다.
본 연구에서 고안한 조종력 변화량 기법을 적용한 트림 해석을 수행하였다. 각 비행 모드에 적합한 형상을 해석하였으며, 형상에 따라 상이한 트림 방정식을 적용하였다. 비행 가능성 평가를 위해 다양한 받음각과 비행 속도를 고려하였다. 트림 결과를 획득한 조건에 대한 전반적인 분석을 수행하고, 서로 다른 조종각 조합에 의해 결정된 결과들을 비교하였다. 제자리 비행부터 고속 비행까지의 비행 가능 방안과 범위, 비행 효율 증대 방안, 그리고 비행 가능 궤적을 제안하였다. 단일 덕트 팬 해석을 통해 제안한 수직력비를 적용하여 면밀한 검토가 필요한 조건을 함께 제시하였다.
#다중덕트팬 #복합형 회전익기 #공력 특성 #트림 해석

목차

LIST OF TABLES IV
LIST OF FIGURES V
NOMENCLATURE X
요약 XIII
1. 서 론 1
1.1. 연구 배경 및 필요성 1
1.2. 문헌 조사 5
1.2.1. 고속 복합형 회전익기 연구 동향 5
1.2.2. 덕트 팬 12
1.2.3. 회전체 해석 기법 15
1.2.4. Actuator 기법 16
1.2.5. 트림 해석 기법 20
1.3. 연구 목적 및 내용 22
2. 수치적 기법 24
2.1. 상용 툴 기반의 회전 격자 기법 24
2.2. 오픈 소스 코드 기반의 가상 디스크 기법 27
2.2.1. 기법 소개 27
2.2.2. 기법 검증 31
2.3. 트림 해석 기법 36
2.3.1. 조종력 변화량 기법 36
2.3.2. 고속 비행 모드 39
2.3.3. 제자리·천이 비행 모드 42
2.3.4. 천이 비행 모드에 대한 트림 기법 검증 46
3. 가상 디스크 기법의 예측 정확도 및 안정성 향상 연구 48
3.1. 해석 형상 및 해석 격자 49
3.1.1. 해석 형상 49
3.1.2. 해석 격자 50
3.1.3. 해석 조건 52
3.2. 해석 결과 53
3.2.1. 회전 격자 기법 해석 54
3.2.1.1. 제자리 비행 54
3.2.1.2. 천이 비행 59
3.2.2. 가상 디스크 기법 해석 77
3.2.2.1. 공력 성능 테이블 선정 77
3.2.2.2. 해석 결과 80
3.2.2.2.1. 제자리 비행 80
3.2.2.2.2. 천이 비행 87
3.3. 덕트 입구 박리에 대한 판단자 105
3.4. 장 요약 107
4. 트림 미적용 조건에서의 구성요소 공력 특성 109
4.1. 동체에 위치한 다중 덕트 팬 109
4.1.1. 해석 형상 110
4.1.2. 해석 격자 112
4.1.3. 해석 결과 113
4.1.3.1. 속도에 의한 영향 113
4.1.3.2. 받음각에 의한 영향 117
4.1.3.3. 덕트 입구 박리 판단 121
4.2. 조종면 작동 형상 123
4.2.1. 해석 형상 123
4.2.2. 해석 조건 및 격자 125
4.2.3. 해석 결과 127
4.3. 장 요약 136
5. 트림 조건에서 비행하는 전기체의 공력 특성 137
5.1. 해석 형상 및 해석 격자 138
5.1.1. 해석 형상 138
5.1.2. 해석 조건 141
5.1.3. 해석 격자 142
5.2. 해석 결과 143
5.2.1. 고속 비행 모드 143
5.2.2. 제자리 및 천이 비행 모드 145
5.2.2.1. 팬과 프로펠러 구동에 의한 효과 145
5.2.2.2. 트림 결과 획득 범위 및 전반적 특성 149
5.2.2.3. 비행 불가 범위 제안 158
5.2.2.4. 다중 특수해 비교 160
5.2.3. 비행 가능 범위 166
5.3. 장 요약 167
6. 결 론 169
7. 참고문헌 172

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