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김상진(Sang-Jin Kim),유흥철(Heung-Cheol You),류태규(Taekyu Reu) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.5
먼거리에서 접촉하지 않고 측정할 수 있다는 장점으로 인해 사진계측은 항공분야에서도 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 한 대의 카메라로 6자유도 해석을 수행하는 사진계측에서 발생할 수 있는 오차를 분석하였다. 사진계측의 오차 분석 프로그램을 개발하였으며, 사진계측 문제를 공선조건에 기반한 기하학적 문제로 변환하여 프로그램을 검증하였다. 각 좌표계간 6자유도 해석을 위해 필요한 카메라 포즈에 대한 통계량은 정규분포한다는 것을 수치실험을 통해 유추할 수 있었으며, 모표준편차를 이용하여 사진계측의 오차를 정량화하였다. Photogrammetry has been widely used for measuring the important physical quantities in aerospace areas because it is a remote and non-contact measurement method. In this study, we analyzed photogrammetric error which can be occur in six degrees of freedom(6DOF) analysis among coordinates systems with single camera. Error analysis program were developed, and validated using geometric problem converted from imaging process. We analogized that the statistic from estimated camera pose which is need to 6DOF analysis is normally distributed, and quantified the photogrammetric error using estimated population standard deviation.
유전 알고리즘을 이용한 다항식 반응면 모델의 최적 기저함수 선정
김상진(Sang-Jin Kim),유흥철(Heung-Cheol You),배승호(Seung-Ho Bae) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.1
다항식 반응면 모델은 실제의 물리적, 수치적 실험을 대체하는 근사모델로 여러 공학분야에서 사용되고 있다. 일반적으로 반응면 구성에 필요한 실험점 수를 줄이기 위하여 낮은 차수의 다항식을 사용하므로, 심한 비선형성이 동반되는 현상에 대한 모델링에는 한계가 있다. 본 연구에서는 다항식의 차수를 증가시키는 방법 및 다항식을 구성하는 최적의 기저함수를 선정하는 방법을 통해 다항식 반응면의 모델링 능력을 확장할 수 있는 방법을 개발하였다. 최적 기저함수의 선정에는 유전 알고리즘을 적용하였으며, 1 변수 및 2변수 함수와 풍동시험 데이터에 대한 모델링 사례를 통해 개발된 방법이 비선형성이 심한 현상을 모델링하는데 적용될 수 있음을 확인하였다. Polynomial response surface model has been widely used as approximation model which replace physical or numerical experiments in various engineering fields. Generally, low-order model is used to reduce experimental points required to construct the response surfaces, but this approach has limit to represent the highly non-linear phenomena. In this paper, we developed the method to expand modeling capabilities of polynomial response surfaces by increasing order of polynomial and selecting optimum polynomial basis functions. Genetic algorithm is used to choose optimal polynomial basis functions. Developed method was applied to analytic functions with 1 or 2 variables and wind tunnel test data modeling. The results show that this method is applicable to building response surface models for highly non-linear phenomena.
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%.
유동환경용 FSS 전극 유전체 장벽 방전 구조 플라즈마 발생기의 X-Band 내 RCS 감소 효과
오태주(Taejoo Oh),조창석(Changseok Cho),안욱현(Wookhyun Ahn),육종관(Jong-Gwan Yook),이장재(Jangjae Lee),유신재(Shinjae You),임진우(Jinwoo Yim),하정제(Jungje Ha),배지훈(Gihun Bae),유흥철(Heung Cheol You),이용식(Yongshik Lee) 한국전자파학회 2021 한국전자파학회논문지 Vol.32 No.11
본 논문에서는 주파수 선택 표면(FSS: frequency selective surface)을 전극으로 활용한 유전체 장벽 방전 (DBD: dielectric barrier discharge) 플라즈마 발생기를 제안하고, 이를 기반으로 2차원 평면형 타겟의 레이다 단면적(RCS: radar cross section)을 감소시키는 것을 실험적으로 검증한다. 주파수 선택 표면의 통과대역이 레이다 신호의 대역과 일치하도록 설계함으로써 기존 평행판 커패시터형 DBD 발생기와 달리 발생기를 타겟에 부착하는 과정에서 발생하는 타겟의 RCS 왜곡과 레이다 신호의 편파에 따라 응답이 달라지는 현상을 최소화할 수 있다. 나아가서 유전체 테두리를 활용함으로써 전극과 4.572 mm의 간격을 두고 존재하는 접지면 사이의 공간을 완전 격리시켜 유동환경에서도 안정적인 플라즈마 방전이 가능하다는 것을 확인하였다. 제안된 플라즈마 발생기를 제작하여 플라즈마 최적 방전 및 RCS 측정 실험을 통해 X-band 에서 최대 2.9 dB의 RCS 감소 효과를 얻을 수 있음을 실험적으로 검증하였다. In this study, an frequency selective surface (FSS) electrode of a dielectric barrier discharge (DBD) plasma generator, with a two-dimensional planar target, for radar cross section (RCS) reduction is proposed and measured. The electrode of the proposed plasma generator is based on a cross FSS array conductor. Therefore, it is possible to minimize the amount of RCS change according to the efficient plasma discharge and polarization of the signal from the radar. In addition, a frame of FR-4 dielectric material is placed between the 4.572 mm gap of the ground surface and the electrode to reduce RCS owing to stable plasma discharge in a fluid environment in which the aircraft operates. The proposed plasma generator is fabricated to determine the optimal plasma discharge and RCS measurement. The measurement results showed a 2.9 dB RCS reduction in the X-band.