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덕트 팬-베인 형상의 제자리 비행 공력 특성 및 조종 성능 개선에 관한 수치적 연구
강동훈(Dong Hun Kang),임진우(Jinwoo Yim),유흥철(Heung-Cheol You) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.3
본 연구에서는 덕트 팬-상/하부 베인의 제자리 비행 공력 특성에 관한 수치적 연구를 수행하였다. 일정한 회전 속도, 블레이드 콜렉티브 피치각에서 상부 베인 꺾임각 변화에 따른 시스템 구성요소별 공력 민감도를 분석하였다. 개별 베인 작동 메커니즘과 덕트-베인 공력 상호 간섭의 물리적 특성을 파악하고자 베인의 조종 성능과 덕트 공력하중 분포를 상세히 분석하였다. 마지막으로, 전기체의 조종 성능 개선을 위해 상부 베인의 새로운 작동 메커니즘을 제안하였다. 상부 베인 꺾임각 변화에 따라 상부 베인 측력과 롤링 모멘트는 선형 증가하였으나, 전기체 측력은 덕트에서 작용하는 반력에 의해 현저히 낮게 나타났다. 또한 덕트 수축부 가까이 위치한 상부 베인이 조종 성능 변화에 가장 큰 역할을 하였다. 덕트와 상부 베인 흡입면의 공력 상호 간섭에 의해 덕트의 음압이, 덕트와 상부 베인의 압력면 공력 상호 간섭에 의해 압력 회복이 발생하여 덕트의 비대칭 공력 증가의 원인이 되었다. 4개의 상부 베인을 0°로 고정시키거나 제거했을 때, 덕트의 비대칭 공력은 감소하고, 전기체의 롤링 모멘트는 80%까지 증가하여 공력 성능이 개선되었다. In the present study, numerical simulation was performed to investigate aerodynamic characteristics of a ducted fan-upper/lower vanes system in hover. Sensitivity analysis of aerodynamic forces for a system component was conducted with the deflection angle of upper vanes varying but at the constant rotational speed and the collective pitch angle of fan blades. Then, vane control performance and duct airload distributions were analyzed in detail to physically understand operating mechanisms of individual vane and interference effect between duct and vanes. Finally, new control concept of operating upper vanes has been proposed to improve the control performance of the full configuration. It is found that the side force and rolling moment of upper vanes increase linearly with the variation of those deflection angle; however, the total side force is significantly small due to the reaction force acted on the duct. It is also found that upper vanes close to the duct contraction side have a key role in changing vane control forces. It is revealed that the duct suction pressure is induced by the interaction with the suction side of upper vanes, while duct pressure recovery by the interaction with the pressure side, leading to increase in duct asymmetric force. When four upper vanes are kept in situ at 0° deflection angle or removed, the total control performance was improved with duct asymmetric force reduced and the total magnitude of roll remarkably increasing up to 80%.
플라즈마의 특성 분석을 위한 수정된 로렌츠 분산 모형 기반 FDTD 알고리즘
안욱현(Wookhyun Ahn),김상인(Sangin Kim),조창석(Changseok Cho),오태주(Taejoo Oh),이용식(Yongshik Lee),오일영(Ilyoung Oh),임진우(Jinwoo Yim),하정제(Jungje Ha),배지훈(Gihun Bae),유흥철(Heung Cheol You),육종관(Jong-Gwan Yook) 한국전자파학회 2021 한국전자파학회논문지 Vol.32 No.2
본 논문은 유한 차분 시간 영역법(FDTD: finite-difference time-domain)에 적용 가능한 플라즈마 분산 모형을 제안한다. 주파수에 따라 전기적 특성이 변하는 플라즈마의 분산 특성을 정확하고 효율적으로 모델링하기 위해 수정된 로렌츠 분산 모형을 이용하여 표현하였다. 가중최소제곱법 기반의 복소 곡선 접합법을 적용하여 플라즈마에 대한 수정된 로렌츠 분산 모형의 계수를 추출하였으며, 수정된 로렌츠 분산 모형을 FDTD에 적용하는 방법을 논의하였다. 본 논문에서 제안한 수정된 로렌츠 분산 모형 기반의 플라즈마 모형이 유전체 장벽 방전(DBD: dielectric barrier discharge) 플라즈마 발생기를 유전체 슬래브로 등가 모델링하여 추출한 유전율의 데이터와 일치하는 것을 확인하였다. 광대역 레이다 단면적(RCS: radar cross-section) 측정실험의 결과와 비교를 통해 제안한 수정된 로렌츠 분산 모형 기반의 FDTD 알고리즘의 정확도를 검증하였다. In this paper, to analyze the dispersive characteristics of plasma, a dispersive model suitable for the finite-difference time-domain (FDTD) method is proposed. The dispersive characteristics of plasma with varying electrical properties according to frequency were accurately and efficiently expressed using the modified Lorentz dispersive model. The coefficient of the modified Lorentz dispersive model was extracted by applying complex curve fitting based on the weighted least squares method. The method of applying the modified Lorentz dispersion model to the FDTD is discussed. The plasma model based on the modified Lorentz dispersion model proposed in this paper was verified to match the data of the dielectric barrier discharge (DBD) plasma generator from dielectric slab equivalent modeling. The accuracy of the proposed FDTD algorithm based on the modified Lorentz dispersive model was verified by comparison with the results of the broadband radar cross-section (RCS) measurement experiment.
안은혜(Eunhye An),최윤석(Younseok Choi),오재요(JaeYo Oh),이순태(Soontae Lee),조동현(Donghyun Cho),정형석(Hyoungseog Chung),임진우(Jinwoo Yim),김선태(Suntae Kim) 한국항공우주학회 2016 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2016 No.4
본 연구에서는 무미익 무인기 형상에 대한 공력특성 파악을 위해 풍동실험 및 전산해석을 수행하였다. 풍동실험은 유속 50㎧에서 수행하였다. 풍동실험과 전산해석 결과를 서로 비교분석함으로써 데이터의 신뢰성 및 정확성을 확인하였다. 본 논문에서는 이러한 결과를 바탕으로 무미익 무인기의 앞전 곡률을 작게 바꾸어 앞전 유동 구조에 따른 공력특성 변화를 확인하였다. 그 결과, 앞전 곡률이 작은 경우 더 큰 와류유동이 발생하였으며 이로 인하여 고 받음각 영역에서 항력계수가 더 크게 나타났다. In this study, we performed a wind tunnel test and a CFD analysis to understand characteristics of tailless UAV shapes. The wind tunnel tests are performed at the velocity of 50㎧. As comparing and analyzing the results of the wind tunnel test and CFD analysis, we could verify reliability and accuracy of data. In this paper, we transformed the leading edge curvature of UAV. As a result, in the case of the sharp leading edge curvature, it generated the bigger vortex structure and the drag coefficient increased at the high angles of attack.