전투기 외부 연료 탱크의 종방향 정안정성 및 투하 궤적 해석

강치행(Chi-Hang Kang),조환기(Hwan-Kee Cho),장영일(Young-Il Jang),이상현(Sang-Hyun Lee),김광연(Kwang-Youn Kim) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.3

본 논문에서는 원 형상에 비해 20% 축소 설계된 수평 핀을 부착한 전투기의 외부 연료 탱크의 정적인 세로 안정성을 해석하고 투하궤적을 분석하였다. 얇은 에어포일의 공력자료를 이용하여 연료 탱크의 정적 피칭 안정성을 해석한 결과는 풍동 실험 결과와 거의 일치하였다. 연료탱크의 6자유도 운동방정식에 대한 수치적인 모사에서 얻은 낙하 궤적을 실제 모델의 투하 실험 궤적과 비교 분석한 결과 투하 시 항공기의 자세가 연료 탱크의 수직 이동 궤적에는 영향을 미치지 않지만 수평 이동 궤적에는 상당한 영향을 미치게 됨을 알 수 있었다. 이와 같은 이론 해석 및 실험 결과의 분석을 통해 재설계 핀을 부착한 외부 연료 탱크를 비행 중 항공기로 부터 분리할 때 비행운용 규범을 기준으로 수행한다면 항공기의 안전성을 보장할 수 있음이 검증되었다. The present work is to analyze the longitudinal static stability and the drop trajectory of fighter aircraft's external fuel tank, of which horizontal fin is modified as the 20% scale down size compared with the original one. The analytical results to the pitching stability of external fuel tank using a thin airfoil's aerodynamic force data show the corresponding tendency to results of wind tunnel experiment. Results of trajectory simulation by the 6 degree of freedom equations of motion, comparing with drop trajectories of wind tunnel experiment, are shown that aircraft's attitude affects strongly on horizontal movement but not on the vertical movement. Those results give the reliability to aircraft safety when the external fuel tank with the 20% reduced horizontal fins is released from aircraft based on the flight manual.

작은 가로세로비를 가진 전통 방패연의 평형 비행 조건 연구

강치행(Chi-Hang Kang) 한국항공우주학회 2011 韓國航空宇宙學會誌 Vol.39 No.9

본 논문에서는 작은 가로세로비를 가진 전통 방패연의 풍동실험 공력자료를 이용하여 평형 비행 성능을 분석하였다. 공력 및 압력 중심 위치로부터 전통 방패연의 정적 평형 비행조건을 충족시키는데 필요한 목줄과 공수줄의 상대적 길이를 산출하였다. 연을 띄우기에 적합한 연실-지평각 θ= 30° ~ 60°에서 고정된 목줄 길이 0.88c에 대해 공수줄의 길이는 (0.88±0.02)c 범위 내에 있었다. 이러한 전통 방패연의 평형 비행 성능 분석을 통해 얻은 목줄과 공수줄의 상대적 길이는 전통적 벌잇줄 매기법에 의한 길이와 정확히 일치하였다. In this paper, the equilibrium flight conditions of a Korean Traditional Bangpae Kite with low aspect ratio were analyzed by it's aerodynamic data of wind tunnel test. The data of aerodynamic forces and center of pressure of the Kite were used to calculate the relative length of bridles to satisfy the condition of settling the kite to the static equilibrium steady state between θ= 30° ~ 60°. From this equilibrium flight performance analysis, we obtained (0.88±0.02)c of the rear bridle length corresponding to 0.88c of fixed front bridle length. These results were exact agreement with the relative bridle lengths by Korean classical method.

방패연의 방구멍 효과에 대한 분석

강치행(Chi-Hang Kang) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.7

우리 민족 고유의 전통 문화유산인 방패연은 안정적인 장방형 표면에 다양한 그림과 글씨로 예술성을 표현하고 있으며 가운데 방구멍이 있음으로 해서 우수한 비행성능을 갖는다. 본 논문에서는, 방구멍이 연의 성능에 미치는 공기역학적인 효과를 분석하기 위해 다양한 비율의 방패연 모델에 대한 공력 측정과 방구멍을 관통하는 공기흐름을 가시화하는 실험을 수행하였으며 이를 분석한 결과 방구멍은 경계층 분리를 제어하는 날개 고양력 장치의 슬롯 시스템과 유사한 기능을 발휘한다는 것을 알 수 있었다. 이는 우리 조상들이 서양의 비행기 발명 이전에 고양력장치의 원리를 이해하여 연의 비행 성능 개선에 효과적으로 적용하여 왔다는 것을 증명한다. Our Korean traditional cultural inheritance Bangpae Kite has the stable rectangular shield shape decorated with artistic paint or poem and a good flight performance due to the central wind hole. In this paper, to analyse the wind hole effect to kite performance we performed the wind tunnel testing of the various design factor of kite model and air flow visualization passing through the wind hole. As the result of aerodynamic analysis, we knew that the wind hole of kite displays similar function of slot system for the wing high lift device. This fact demonstrates that our ancestor understood the function of slot system and applied effectively to the development of kite flight performance.

풍동실험을 통한 가오리연의 공력계수 측정

강치행(Chi Hang Kang),정형석(Hyoung Seog Chung),김명진(Myung Jin Kim) 한국항공우주학회 2016 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2016 No.11

싸움연 방줄과 모핑에 대한 항공역학적 분석

강치행(Chi Hang Kang),석진영(Jin Young Suk) 한국항공우주학회 2016 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2016 No.11

F-5E/F 외부 연료탱크 수평 핀 균열 분석 및 재설계

강치행(Chi-Hang Kang),윤용인(Young-In Yoon),정대한(Dae-Han Jung) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.4

본 논문에서는 마그네슘합금 재료로 제작된 F-5E/F의 외부 연료탱크 수평 핀의 균열발생 원인을 분석하고 적절한 대체 재질을 검토하여 탱크의 투하 안전성을 보장하도록 핀의 형상을 재설계하였다. 재료는 재료의 성질과 조달 용이성을 고려하여 강도 및 파괴인성이 기존재료보다 강하지만 핀 1개당 65%의 무게증가가 예상되는 알루미늄 합금 2024-T351을 선택하였다. 핀의 무게 증가로 인한 연료탱크 무게 중심의 후방 이동을 허용한계 이내로 유지하기 위하여 크기를 20% 축소하고, 두께 7 ㎜, 곡률 반경 8.5 ㎜로 설계된 핀에 대하여 정적 및 동적 응력을 해석한 결과 후방 체결부 및 체결 홀의 안전계수가 증가되었음이 확인되었다. In this work the replacement material for magnesium alloy was investigated and an optimized design was suggested for the horizontal fin of a fighter's external fuel tank. For the replacement of magnesium alloy, Aluminum alloy, AL 2034-T351, was selected by considering material properties and its procurement. The strength and fracture toughness properties of AL 2034-T351 are stronger than those of magnesium alloy, but the specific weight of AL 2034-T351 is heavier than that of magnesium alloy by 65%. To meet the allowable limit of C.G. shift in the tank, the design of horizontal fin was optimized by reducing the original shape by 20% and resizing the maximum thickness to 7 ㎜. From the results of the static and dynamic stress analysis for improving the safety factor of the joint section and the joint hole, the radius of curvature in the aft joint section of the new fin was designed as 8.5㎜.

스팬 방향 곡선 상반각과 방구멍을 갖는 전통 방패연의 풍동 실험 연구

강치행(Chi-Hang Kang) 한국항공우주학회 2011 韓國航空宇宙學會誌 Vol.39 No.9

본 논문에서는 스팬방향으로 곡면 상반각과 방구멍을 갖는 전통 방패연에 작용하는 공기력을 풍동실험을 통해 측정하였다. 방구멍이 없는 평판 연의 경우 α = 35° 에서 C_Lmax = 1.2이고 실속 현상이 뚜렷하게 나타났다. 반면에 방구멍을 가진 전통 방패연에서는 α = 30° 에서 C_Lmax = 1.05를 가지지만 명백한 실속현상은 나타나지 않았으며 반경이 커짐에 따라 실속각 이후의 양력 및 항력 곡선이 완만하게 변하였다. 곡선 상반각이 커질수록 항력 곡선에 비해 양력 곡선이 차이가 커졌으며 방구멍 반경이 작을수록 상반각의 효과는 크게 나타나고 방구멍 반경이 클수록 상반각의 효과가 거의 일정하게 나타났다. In this paper, the aerodynamic forces of a Korean Traditional Bangpae Kite with the wind hole and spanwise curved dihedral were measured by wind tunnel test. For the flat plate kite without the wind hole, the stall presents at α = 35° with C_Lmax = 1.2. The Korean Traditional Bangpae Kite with the wind hole had C_Lmax = 1.05 at α = 30° without the apparent stall phenomena. As the wind hole size growing, the lift and drag of kite were changed slowly after stalling angle of attack. As increasing the leading edge dihedral angle, lift curves were more increased than drag curves. As the growing of wind hole size, the effect of dihedral angle was constant affect to the lift and drag of kite.

보라매 전투기 전자광학타겟팅 장비 탑재형태의 분석 평가

강치행(Chi-Hang Kang),오승현(Seung-Hyun Oh),강희창(Hee-Chang Kang),천호정(Ho-Jeong Cheon),이범석(Beom-seok Lee) 한국항공우주학회 2012 韓國航空宇宙學會誌 Vol.40 No.10

본 논문에서는 탐색개발중인 전투기에 탑재할 EOTS의 운용유지·소요기술·개발비용에 대한 기술적 특성을 평가 분석하여 탑재방식을 연구하였다. 15개 항의 운용성 측면의 평가 결과, 내장형은 스텔스 기능의 장점이 있으며, 외장형은 장·탈착성, 접근성, 현 운용항공기와의 호환 활용성 및 무장 교체 가능성 등의 장점이 있다고 평가되었다. 17개 항의 기술 및 개발 비용 평가 결과, 소형·경량화 및 소모 전력에서는 내장형 탑재 방식이 유리하지만, 국내 기술의 적용에 의한 비용 절감과 성능 달성을 위한 기술 안정성 측면에서는 외장형 탑재방식이 우수하다고 평가되었다. In this paper, the loading methods of EOTS for an exploratory developing fighter were analysed by the technical characteristics of it’s operation, maintenance, engineering technology and development cost. By the analysis of operational ability evaluation, the internal type had the merits of stealth function, but the external loading type was preferable to certificate the accessibility, install/detach, compatibility and interoperability with the existing fighter aircraft. From the results of 17 items of technology and development cost evaluation, we found out that the internal type had the advantage of small sizing lightweight, but the external type was highly estimated in the field of application of domestic technology, cost reduction and technical stability for achievement of performance.

페이스트형 접착제를 이용한 균열 페칭 수리 기법의 실험적 연구

강치행(Chi-Hang Kang),박근석(Keun-Seog Park) 한국항공우주학회 2001 韓國航空宇宙學會誌 Vol.29 No.4

가오리연 공력 특성과 방줄의 모핑 해석

강치행(Chi-Hang Kang),석진영(Jin-Young Suk) 한국항공우주학회 2017 韓國航空宇宙學會誌 Vol.45 No.5

본 논문에서는 가오리 연의 비행 중에 형성되는 모든 받음각 변화를 고려한 풍동 실험을 통해 가오리연의 공력 자료를 구축하였다. 이 공력 자료로부터 가오리연이 받음각 또는 연실-지평각이 변함에 따라 평형 비행 상태를 이루는데 필요한 목줄에 대한 꽁수줄의 상대적 길이를 해석하였다. 해석 결과 목줄에 대한 꽁수줄의 상대적 길이는 연의 시위 길이와 풍속에 전적으로 의존하고 받음각에 따라 모핑 변화하고 있음을 알 수 있었다. 본 자료를 활용하면 비행환경과 연의 자세에 맞게 방줄의 상대길이를 조정할 수 있으며 최적 성능을 유지하는 연을 다룰 수 있게 될 것이다. In this paper, aerodynamic data of the Gaori kite was constructed through the wind tunnel experiment taking into consideration all the angles of attack formed during the flight of the Gaori kite. From this aerodynamic data, we made a morphing analysis of the relative length of the front bridle to the rear bridle required to achieve equilibrium flight as the angle of attack of the Gaori kite or the azimuth angle change. As a result, it was found that the relative length of the front bridle to the rear bridle depends entirely on the chord length of the kite, the relative wind speed and changes morphed according to the angle of attack. Using this information data, one can adjust the relative length of the bridle line to suit the kite attitudes and flight environments handling the kites that maintain optimal flight performance.