무인 활공비행체의 사이징 및 최적설계 연구

전권수,이재우,남화진,서정재 한국항공우주학회 2013 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.11

항공기 설계에서 사이징은 항공기의 전반적인 크기를 결정하는 중요한 과정이다. 사이징 과정에 관련된 여러 가지 성능지수 중에서도 공력과 추진 성능은 항공기의 크기를 직접적으로 좌우한다. 그러나 추진 시스템 없이 무동력 활공을 통해 목표까지 비행하며 일반적인 항공기와 다른 특징을 가지고 있는 활공비행체의 경우, 일반적인 항공기의 사이징 과정을 그대로 적용할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 특성을 분석하여 활공비행체에 대한 사이징 프로세스를 정립하였다. 정립된 사이징 프로세스는 활공비행체 사이징 예제에 적용하여 최적설계 결과를 도출함으로써 그 타당성을 확인하였다. The sizing process is a most important procedure to define the overall size of aircraft in the aircraft design. In the several parameters related to the sizing procedure, the aircraft"s size is directly influenced by aerodynamics and propulsion performance. However, compared with the general aircraft, the Unmanned Gliding Vehicle has no propulsion system and there are some unique characteristics. Hence it is impossible to apply sizing process of general aircraft for the Unmanned Gliding Vehicle sizing. In this study, we analyzed these characteristics and developed the sizing process for the Unmanned Gliding Vehicle. Using developed sizing process, the sizing example for the Unmanned Gliding Vehicle was performed and the sizing results were obtained. With these results, It has shown that the proposed sizing process in this study be well applied to the Unmanned Gliding Vehicle sizing.

90인승급 중형항공기 주익의 초기 사이징

홍단비,강왕구,이해창 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.11

본 논문에서는 90인승급 중형항공기 주익에 대한 초기 사이징을 수행하였다. 전 기체 유한요소해석을 수행한 결과로 계산된 내부하중 결과를 이용하여 구조 사이징을 위한 하중 입력값으로 사용하였다. 유한요소해석에서 사용한 여러 하중조건 중에서 주익에 영향을 크게 주는 두 가지 하중조건으로부터 계산된 내부하중을 구조 사이징에 적용하였다. 스킨과 스트링거 치수를 설계변수로 하여 부재별로 파손 기준을 적용한 안전마진(Margin of Safety)을 계산하면서 사이징을 수행하였다. 설계 초기단계에서 사용할 목적으로 단순화된 스킨-스트링거 해석모델을 사용하였고, 보수적인 관점에서 파손기준을 적용하여 설계했다. In this paper, a preliminary sizing is performed for main wingbox of 90 PAX regional aircraft. Internal loads from finite element analysis are used as input of structure sizing. Among various load cases in FE analysis, two load cases are selected and applied to sizing process, which have great influence especially on main wing with respect to loading condition. Dimensions of skin and stringer are chosen as design parameters, and then MOS(Margin of Safety) for failure criteria is calculated for each component. This simple model for skin-stringer structure is relatively useful to utilize in the early stage of design because conservative approach is adopted in view of failure criteria.

리프트 팬 방식의 고속 복합비행체에 대한 사이징 프로세스 연구

전권수,정연기,이재우,김용빈,홍영석,오장환,김동식 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11

고속 복합비행체(High Speed Compound Aircraft)는 고속 비행능력과 호버링을 포함하는 VTOL이 가능한 항공기의 개념이다. 현재까지 회전익기 및 고정익기를 조합한 다양한 개념에 대해 여러 차례의 개발시도가 있었다. 본 연구에서는 고정익기의 사이징 방법에 기반을 둔 새로운 사이징 프로세스를 개발하고 이를 리프트 팬 복합비행체의 설계에 적용하였다. 기존 항공기의 개념과 연구사례에 대한 조사를 통해 비행 메커니즘을 분석하였고, 리프트 팬 형 복합비행체의 사이징에 관련된 중요한 변수를 확인하여 사이징 과정을 개발하고자 한다. 본 연구에서 제안될 사이징 프로세스는 덕티드 팬 및 리프트 팬 등의 항공기에 적용 가능하며 다양한 복합비행체의 개념 개발 단계에서 유용한 도구가 될 것으로 사료된다. The high speed compound aircraft is a concept of aircraft which has both the VTOL including hovering and the high speed capability. There have been several attempts of development for the various concepts combining the rotorcraft and the fixed wing aircraft. In this study, a new sizing process based on the fixed wing sizing method is developed and applied for the design of the lift fan type compound aircraft. By investigating the flight physics through existing aircraft concepts and researches, important parameters for the sizing of lift fan type compound aircraft are identified, then the sizing process is developed and proposed. The method can be applied to various aircraft with duct fan/lift fan and will be useful tool during the concept development stage of the various compound aircraft.

전기로 추진되는 일반 프로펠러 항공기의 초기 사이징

한혜선(Hye-sun Han),신교식(Kyo-sic Shin),박홍주(Hong-ju Park),황호연(Ho-yon Hwang),남태우(Taewoo Nam) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.5

전기 추진 프로펠러 항공기는 기존의 제트엔진으로부터 나오는 유해한 배기가스로 인한 환경적 우려와 국가 에너지 안보 차원에서 새로운 관심을 받고 있다. 그러나 전통적인 항공기 사이징 방법들은 여러 종류의 에너지원과 동력 시스템을 사용하는 전기 추진 항공기에 바로 적용될 수 없다. 본 연구에서는 일반화된 동력기반 사이징 기법에 기초한 전기추진 항공기 사이징의 실제 예를 제시하였다. 여기서 일반 항공기는 프로펠러, 고온초전도 모터, 수소가 연료로 사용되는 연료전지, 동력 조절 장치로 구성되는 전기 추진시스템에 의해 구동된다. 기술 향상의 영향을 평가하기 위해 전기 구성품들의 두 가지 다른 기술구성을 가정하여 항공기 사이징을 수행하였고, 전형적인 형태의 기준 항공기와 사이징 결과를 비교하였다. Propeller aircraft propelled by an electric propulsion system is gaining a renewed interest because of ever-increasing environmental concern on harmful emissions emitted from conventional jet engines and national energy security. Traditional aircraft sizing methods are not readily applicable to electric propulsion aircraft that utilize a variety of alternative energy sources and power generation systems. This study showcases an electric propulsion aircraft sizing exercise based on a generalized, power based sizing method. A general aviation aircraft is propelled by an electric propulsion system that comprises of a propeller, a high temperature super conducting motor, a Proton Exchange Membrance(PEM) fuel cell system fuelled with hydrogen, and power conditioning equipment. In order to assess the impact of technology progression, aircraft sizing was conducted for two different sets of technology assumptions for electric components, and the results were compared with conventional baseline aircraft.

사이징제에 따른 유리섬유/폴리디사이클로펜타디엔 복합재료의 계면물성 및 기계적 물성 평가

김종현 ( Jong-hyun Kim ),권동준 ( Dong-jun Kwon ),신평수 ( Pyeong-su Shin ),박하승 ( Ha-seung Park ),백영민 ( Yeong-min Baek ),박종만 ( Joung-man Park ) 한국복합재료학회 2018 Composites research Vol.31 No.2

순수한 유리섬유와 두 가지 사이징제가 코팅된 유리섬유/폴리디사이클로펜타디엔(p-DCPD) 복합재료의 계면물성 및 상온(25℃)과 저온(-20℃)에서의 기계적 물성을 평가하였다. 섬유의 사이징제를 용출하기 위하여 아세톤을 이용하였고, 용액을 건조 후 각각의 용출물에 대하여 적외선 분광 분석을 통해 비교하였다. 동적접촉각 측정을 통하여 섬유와 p-DCPD의 표면에너지를 분석하였고 이를 통하여 접착일을 계산하였다. 서로 다른 유리섬유의 기계적 물성을 알아보기 위하여 단섬유 인장실험을 진행하였고, 단섬유와 p-DCPD의 계면적 물성을 알아보기 위하여 반복인장하중실험을 진행하였다. 상온 및 저온에서의 기계적 물성을 알아보기 위하여 인장, 굴곡, 아이조드 충격실험을 진행하였다. 실험결과 표면의 인자에 따라 계면 및 기계적 물성이 달라지는 것을 볼 수 있었다. Interfacial and mechanical properties of neat and two sizing agents coated glass fiber (GF)/ polydicyclopentadiene (p-DCPD) composites were evaluated at room and low temperatures, 25℃ and -20℃. Sizing agents of GFs were extracted using acetone and compared via FT-IR. Surface energy and work of adhesion between GFs and p-DCPD were calculated by dynamic contact angle measurement. Mechanical properties of different GFs were determined using single fiber tensile test and interfacial properties of single GF reinforced DCPD strip were determined using cyclic loading tensile test. Mechanical properties of GFs/p-DCPD composites at room and low temperatures were determined using tensile, compressive, and Izod impact tests. Interfacial and mechanical properties were different with sizing agents of GFs and the optimized condition of sizing agent was found.

탄소섬유 사이징에 따른 에폭시 수지 유동 특성에 관한 연구

임수현,온승윤,김성수 한국복합재료학회 2018 Composites research Vol.31 No.6

This paper aims to study flow characteristics of epoxy resin w.r.t. the sizing agents treated on the carbon fibers which have the same surface morphologies before sizing treatment. Dynamic contact angle (DCA) was measured to evaluate wettability of a single carbon fiber. Wicking test and Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM) were performed to find relation between DCA measurement results and impregnation characteristics. In addition, surface properties of the carbon fibers such as surface free energy and chemical compositions were measured and interfacial shear strength (IFSS) between the carbon fiber and the resin were experimentally characterized by using micro-droplet tests. According to these experimental results, the sizing agent for carbon fibers should have appropriate level of surface free energy and good chemical compatibility with the resin to reconcile resin flow characteristics and interfacial strength. 본 연구에서는 동일한 표면 형태를 가지는 탄소섬유에 다양한 사이징제를 처리함에 따라 발생하는 에폭시 수지의 유동 특성 변화를 분석하였다. 동적 접촉각(DCA) 측정을 통해 단일 탄소섬유의 젖음성(Wettability)을측정하였다. DCA 측정 결과와 함침 특성 간의 연관성을 살피기 위해 Wicking test와 VARTM test를 수행하였다. 추가적으로, 탄소섬유의 표면 에너지 등 다양한 표면 특성을 분석하였으며 Micro-droplet test를 통해 수지와 탄소섬유계면의 계면전단강도를 측정하였다. 이러한 실험 결과를 기반으로, 함침 속도의 증대를 위해서는 탄소섬유의 사이징제가 적정 수준의 표면 에너지를 가져야 하며, 사이징제의 화학적 조성을 조정하여 에폭시 수지의 유동 특성과 계면전단강도가 모두 개선 가능함을 확인하였다.

Tipjet구동 방식을 가지는 복합형 회전익기 초기 사이징

최일범,장지성,현영오,김명진,임종봉 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11

기존 헬리콥터의 제한된 최대 전진 비행 속도를 개선하기 위해 tip jet 형태의 구동 방식과 고정익을 가지는 복합형 회전익기의 초기 형상 사이징을 수행하였다. 초기 사이징 과정은 우선 제자리 비행을 고려하여 로터의 제원을 결정하였다. 결정된 로터의 제원을 활용하여 고속 전진 비행이 가능하도록 동체, 주날개, 및 꼬리 날개의 사이징을 수행하였다. 또한, 요구되는 전진 비행 속도 구간에서의 요구마력을 도출하기 위해 다양한 허브 모델을 고려하였고 이를 기본 구성품의 형상과 통합하여 요구 마력을 계산하였다. 계산된 요구마력에 다양한 tip jet 구동 방식의 효율 및 전진 비행을 위한 프로펠러의 효율을 고려하여 최종 요구 마력을 도출하였다. 결과적으로, 이를 활용하여 사이징된 tip jet 복합형 회전익기의 비행 성능을 기존의 유사급 헬리콥터와 비교하였다. A preliminary sizing of a tip jet driven compound rotorcraft has been conducted to overcome a limit of a maximum forward flight velocity for conventional helicopters. The sizing process was that specs of a rotor was firstly determined by considering a hover. Then a main wing, a fuselage and tail wings were sized for a forward flight. Also, various hub models combined with other components were considered to calculate required powers in a required velocity range. Efficiencies of tip jet driven mechanisms and a propeller for a forward flight were applied to the pre-calculated required power in order to have a final required power. Finally, flight performances were investigated and compared to those of conventional helicopters.

경험적, 통계적 데이터를 활용한 멀티콥터 사이징 절차

김민우,황인성,장병욱 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11

현재 다양한 분야에서 활용중인 멀티콥터의 구성품의 데이터베이스를 활용하여, 멀티콥터의 자체 성능해석과 멀티콥터 사이징을 수행하였다. 멀티콥터 사이징을 위해서 현재 상용판매중인 모터, 프로펠러, 배터리, 전기 모터의 구성품목에 대한 중량 정보 및 경험식을 활용하여 요구추력, 출력을 운동조건에 맞게 데이터베이스화 하여, 프로펠러 회전속도 및 반경에 대한 모멘텀 이론을 바탕으로하여 멀티콥터 각 프로펠러에 필요한 출력 및 요구전류를 분석하였다. 사전에 정의한 임무선도에 단성능분석을 위해 호버링체공성능에 대한 비교를 통해 중량 및 배터리용량에 대한 체공시간 분석을 실시하였다. 해석결과, 배터리 용량이 증가함에도 불구하고, 이륙중량의 상승으로 비행이 불가능한 설계지점 및 배터리용량이 증가하더라도 비행시간이 감소하는 지점을 확인을 통해 최적 배터리 용량 및 그에 해당하는 프로펠러 직경을 확인할 수 있었다. A simple sizing process and a performance analysis of multicopter is investigated through database of multicopter component. Weight information of BLDC motor, propeller, battery and airframe are estimated by regression equations of weight databse. Applying a semi-empirical formula of propeller thrust and power, the power and thrust data are arranged by multicopter dynamic motion, and are calculating induced motor current. Hovering performance is evaluating to choose proper propeller diameter and battery capacity. According to performance analysis, it is found that limitation of battery capacity and propeller diameter to takeoff and proper battery capacity and propeller diameter with maximizing flight time endurance.

아바타 사이징과 실제인체간의 치수 및 CLO 3D 형태 차이 비교 분석 분석

이민정 ( Min Jeong Lee ),손희순 ( Hee Soon Sohn ) 한국패션비즈니스학회 2012 패션 비즈니스 Vol.16 No.4

This study aims to use the avatar sizing system of the 3D apparel CAD program instead of the existing 3D body scanners, and to commercialize 3D personal avatars. Towards these ends, the study examined a difference between a 3D avatar and actual body was determined to verify the 3D avatar sizing system. For the experiment, three subjects were selected, were measured as they were, and were made to undergo 3D body scanning and photographing. Then, using avatar sizing system on the 3D apparel CAD program, three types of virtual bodies, namely 3D avatars. The 3D avatar and actual body measurements were compared, and 3D avatars and 3D body-scanned shapes were likewise compared. As a result, the three types of actual bodies and their 3D avatars that were created based on the sizing system of the 3D apparel CAD program were overall similar. but, the thin body-YY type and the normal body-A type were different from their avatars. In the case of type B, who had a bulging abdomen, the 3D avatar was bigger than the actual body as measured. Also, in all body shapes, the girths around the chest, waist and abdomen were produced with exaggerated muscular amounts compared to their actual muscular amounts.

바이크 사용자용 지능형 Smart Sizing 및 Fitting 시스템 구현

연상호(Sang-Ho Yeon),윤달환(Dal-Hwan Yoon) 한국콘텐츠학회 2013 한국콘텐츠학회논문지 Vol.13 No.5

본 논문에서는 전문가용 Bike를 위한 sizing 및 fitting 시스템을 구현한다. 수동으로 신체의 사이즈를 측정하여 그에 맞는 프레임을 선정하여 산악용 바이크를 제작함으로써 많은 시간이 걸린다. 이 비해 신체의 조건을 자동측정하고 자전거의 프레임과 여러 가지 부품을 세팅함으로써 시간절약은 물론 무리한 운동으로 오는 질병을 예방할 수 있다. 본 연구는 신체의 자동측정을 위하여 크로마키 기법을 이용한 피사체의 아바타 영상정보 추출을 통하여 사이징(sizing)과 피팅(fitting)을 실시하는 알고리즘을 제시한다. 이때 사용자는 정보를 손쉽게 취득할 수 있고, 필요에 따라 그 정보를 활용함으로써 사용자는 고객관리 뿐만 아니라 보다 신속하고 정확한 데이터 관리에 충실함으로써 시간절약은 물론 서비스를 원활히 할 수 있다. In this paper, we have developed an intellectual sizing and fitting system for bike user. In order to prevent the disease, we should adjust the bike’s frame and select several components in the body size. Then it propose an extractions algorithm of avatar imagination with the cromakey method and realize the sizing and fitting.