유전자 알고리즘(GA)를 이용한 2 스풀 터보팬엔진의 진단 연구

공창덕(Changduk Kong),강명철(Myoungcheol Kang),박광림(Gwanglim Park),기자영(Jayoung Ki) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.5

본 연구에서는 항공기용 터보팬엔진의 비용과 시간을 최소화하고 운용율을 극대화 하기 위해 가스터빈 엔진 성능진단 기법 중에서 선형 및 비선형 GPA 기법과 유전자 알고리즘을 이용한 엔진 상태 진단 기법을 적용하였다. 각 기법에 대해 단/다(Single/Multiple) 고장의 경우와 센서 노이즈 및 바이어스 의 영향을 고려한 경우와 그렇지 않은 경우에 대한 해석을 수행하였으며, 적용 결과의 비교를 통해 센서 노이즈와 바이어스의 영향을 고려해야 하는 실제적인 고장진단 문제의 경우에 유전자 알고리즘이 보다 우수한 진단 기법임을 확인하였다. In this work, the state of the engine and minimize the time and cost of aircraft gas turbine in order to maximize the operational rate of diagnostic methods using linear and nonlinear GPA method and genetic algorithm was applied to the diagnostics, this work applies both the non-linear GPA and the GA to diagnose AE3007 turbofan engine for an aircraft, and in case of having sensor noise and bias it is confirmed that the GA is better than the GPA through the comparison of two methods.

샌드위치 복합재 구조의 손상에 의한 잔류 강도 연구

공창덕(Kong Changduk),박현범(Park Hyunbum),김상훈(Kim Sanghoon),송민수(Song Minsu) 한국철도학회 2008 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-

This study aims to investigate the residual strength of sandwich composites with Al honeycomb core and carbon fiber face sheets after the quasi-static indentation damage by the experimental investigation. The 3-point bending test and the edge-wise compressive strength test were used to find the mechanical properties. The quasi-static point load and damaged hole was applied to introduce the simulated damage on the Each damaged specimens were finally assessed by the 3-point bending test and the compressive strength test. The investigation results revealed the residual strength of the damaged specimens due to the quasi-static indentation.

Visual C++프로그램을 이용한 Ramjet Simulation Code의 생성방법

공창덕(Changduk Kong),George Omollo Owino 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.5

본 연구에서는 Visual C++프로그램을 이용하여 램젯엔진시뮬레이션을 위한 코드를 생성하였다. 연구에 사용되어진 램젯엔진은 이상적인모델로 가정하였다. 우선, Visual C++에의해 만들어진 GUI프로그램을 이해하기위해 기초이론을 설명하였다. 주변에서 흔히 구할수 있고, 사용이 용이하며, 빠른계산이 가능한 Visual C++프로그램은 특히 GUI프로그램을 DOS Mode에서도 사용할 수 있게 해준다. GUI프로그램은 엔진흡입구의 초기입력값만 넣어주면, 나머지 스테이션의 초기입력값은 이 프로그램에 의하여 자동으로 계산되어진다. 이 프로그램의 결과는 널리사용되어지고 있는 상형툴인 GASTURB9의 결과와 비교하여 타당성을 검증하였다. This paper presents on research findings of how Visual C++ program can be used to generate codes capable of performing ramjet engine simulation an arbitrary ramjet model will be considered for which generated output values will be compared with those from a commercial program GASTURB 9 Several governing thermodynamic equations will first be discussed in order that we understand the fundamental idea behind values printed out on the GUI. The program is designed that it generates its station input value. Similar results were realized compared to those produced by gasturb 9.

항공기 복합재 라미네이트의 충격 손상 부위 유지 보수 후 강도 복원 평가

공창덕(Changduk Kong),박현범(Hyunbum Park),이경선(Kyungsun Lee),신상준(Sangjun Shin) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.9

국내에서 미국과 상호항공안전협정 체결을 위해 소형 항공기를 개발 중이다. 연구 대상 항공기는 경량화를 위하여 전기체 복합재료가 적용되었다. 그러나 복합재 구조는 충격 손상에 취약하다. 따라서 본 연구에서는 항공기 복합재 구조의 손상 평가 및 유지 보수 기법 연구를 수행하였다. 탄소/에폭시 UD 라미네이트와 탄소/에폭시 패브릭 스킨-허니컴코어 샌드위치 복합재 라미네이트의 손상은 중량 낙하식 충격 시험기를 활용하여 모사되었으며 손상된 시편은 손상 부위 제거 후 외부 패치 적용 방안을 적용하여 수리하였다. 손상 전 시편, 손상 후 시편, 유지 보수된 시편의 압축 강도 시험 및 해석 결과를 비교하였다. 그리고 마지막으로 유지 보수 후 강도 복원 능력이 평가되었다. Development of a small scale aircraft has been carried out for the BASA(Bilateral Aviation Safety Agreement) program in Korea. This aircraft adopted all the composite structures for environmental friendly by low fuel consumption due to its lightness behavior. However the composite structure has s disadvantage which is very weak against impact due to foreign object damages. Therefore the aim of this study is focusing on the damage evaluation and repair techniques of the aircraft composite structure. The damages of composite laminates including the carbon/epoxy UD laminate and the carbon/epoxy fabric face sheets-honeycomb core sandwich laminate were simulated by a drop weight type impact test equipment and the damaged specimen were repaired using the external patch repair method after removing damaged area. The compressive strength test and analysis results after repairing the impact damaged specimens were compared with the compressive strength test and analysis results of undamaged specimens and impact damaged specimens. Finally, the strength recovery capability by repairing were investigated.

무인기용 터보 축 엔진의 손상탐지를 위한 신경회로망의 적용에 관한 연구

공창덕(Changduk Kong),기자영(Jayoung Ki),최인수(Insoo Choi) 한국유체기계학회 2006 유체기계 연구개발 발표회 논문집 Vol.- No.-

PW206C 터보 축 엔진을 위해 신경회로망을 이용한 지능형 성능 진단 프로그램이 제안되었다. 이 엔진은 항공우주연구원에서 개발 중에 있는 틸트 로터 타입 스마트 무인기의 추진시스템으로 선정되었다. 1개의 은닉층, 입력층, 출력층을 가지는 BPN(Back Propagation Network)이 신경회로망을 훈련시키기 위해 이용되었다. 입력층은 7개의 뉴런을 가지는데 SHP, MF, P2, T2, P4, T4 및 T5와 같은 측정파라미터이며 출력층은 6개의 뉴런으로 구성되어 있으며 각각은 압축기, 압축기 터빈, 동력 터빈의 유량함수 및 효율이다. 신경망을 훈련하고 테스트하기 위한 데이터 베이스는 가스터빈 성능모사 프로그램을 이용하여 구성하였다. 훈련된 신경망을 PW206C 터보 축 엔진의 진단에 적용한 결과 제안된 진단 알고리즘이 압축기 오염과 압축기 터빈의 침식과 같은 단일 손상을 탐지하는데 유용함을 확인하였다. An intelligent performance diagnostic program using the Neural Network was proposed for PW206C turboshaft engine. It was selected as a power plant for the tilt rotor type Smart UAV (Unmanned Aerial Vehicle) which is being developed by KARI (Korea Aerospace Research Institute). For learning the NN(Neural Network), a BPN(Back Propagation Network) with one hidden, one input and one output layer was used. The input layer has seven neurons: variations of measurement parameters such as SHP, MF, P2, T2, P4, T4 and T5, and the output layer uses 6 neurons: degradation ratios of flow capacities and efficiencies for compressor, compressor turbine and power turbine, respectively. Database for network learning and test was constructed using a gas turbine performance simulation program. From application of the learned networks to diagnostics of the PW206C turboshaft engine, it was confirmed that the proposed diagnostics algorithm could detect well the single fault types such as compressor fouling and compressor turbine erosion.

신경회로망을 이용한 스마트 무인기용 가스터빈 엔진의 성능진단에 관한 연구

공창덕(Changduk Kong),기자영(Jayoung Ki),이창호(Changho Lee),이승현(Seounghyeon Lee) 한국추진공학회 2006 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.5

중형항공기급 고효율 경량화 복합재 프로펠러 블레이드 설계 연구

공창덕(Changduk Kong),이경선(Kyungsun Lee),박현범(Hyunbum Park),최원(Won Choi) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5

본 연구에서는 한국의 차세대 중형항공기에 사용될 터보프롭 항공기용 고효율 복합재 프로펠러 블레이드의 설계를 수행하였다. 와류 이론과 블레이드 깃 요소 이론을 활용하여 기본 공력설계 및 성능 해석을 수행하였고 공력설계 결과는 상업용 전산유체해석 프로그램인 ANSYS를 이용한 해석을 통해 확인하였다. 프로펠러 구조 설계 시 카본/에폭시 복합재료가 적용되었으며, 경량화와 구조 안정성 개선을 위하여 스킨-스파-폼 샌드위치 구조 형식를 채택하였다. 제안된 프로펠러 블레이드는 공력 및 구조 해석과 시제품 프로펠러 블레이드의 구조 시험을 통하여 높은 효율과 안전한 구조임이 검토되었다. In this study, designs of the high efficiency composite propeller blade for a high speed turboprop aircraft, which will be used for a next generation regional commercial aircraft in Korea, are performed. Both the vortex theory and the blade element theory are used for preliminary aerodynamic design and performance analysis of the propeller. Then the aerodynamic design result is confirmed through performance analysis using a commercial CFD code, ANSYS. The carbon/epoxy composite materials is used, and the skin-spar-foam sandwich type structure is adopted for improvement of lightness and structural stability. Finally, it is investigated that the proposed propeller blade has high efficiency and structural safety through both aerodynamic and structural analysis and experimental test of a prototype propeller blade.

MATLAB/SIMULINK와 LabVIEW를 이용한 소형 터보제트엔진 실시간 정상상태 성능 모니터링 프로그램 개발

공창덕(Changduk Kong),고성희(Seonghee Kho),박길수(Gilsu Park),박광림(Gwanglim Park) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11

가스터빈 엔진의 성능은 그 구성품 성능 특성에 큰 영향을 받는다. 보통 이러한 구성품 성능 특성은 엔진 개발 시 각 구성품별 요소시험을 통하여 얻을 수 있지만 이는 제작사의 고유 자산이기 때문에 쉽게 제공되지 않는다. 그렇기 때문에 보통 공개된 유사 성능 맵을 스케일링하거나 역으로 구성품 성능맵을 생성하여 사용하게 된다. 따라서 본 연구에서는 소형 가스 터빈 엔진 시험 장치를 구성하여 몇 구간에서의 시험을 통해 데이터를 축적하고 이를 이용 하여 맵을 생성 하는 방법을 제시하였다. 또한 SIMULINK와 LabVIEW를 이용하여 GUI기반의 실시간 정상상태 모니터링 프로그램을 개발하였다. 개발한 정상상태 성능 모델의 검증을 위하여 지상 정지 조건에서 실제 측정 데이터 값과 새로 생성한 구성품 성능 맵을 사용한 정상상태 성능해석 결과와 비교하여 개발한 모델을 검증 하였다. The gas turbine engine performance is greatly relied on its component performance characteristics. Usually these components performance characteristic are obtained by each component experimental test, but they are not generally provided by engine supplier. Therefore the component maps for performance simulation are usually obtained by scaling from published similar performance maps or by conversely generating from acquisited performance data. In this study a small jet engine performance test set-up is built, and experimental performance test data of a micro jet engine are acquisited at several engine speed conditions. Then the component maps are inversely generated from the measured performance data. The proposed condition monitoring system is coded in a friendly GUI type program for easy practical application by a commercial tool, MATLAB/SIMULINK and LabView.

SIMULINK를 이용한 분리형 노즐을 갖는 터보팬엔진 성능모델 구성 및 탈설계점 성능 해석

공창덕(Changduk Kong),박길수(Gilsu Park),이경선(Kyungsun Lee) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5

본 연구에서 중형 상용민간항공기 추진진기관인 분리형 노즐을 갖는 2 스풀 터보팬 엔진인 BR715-56의 정상 성능모델을 구성 및 탈설계점 성능해석이 상용코드인 MATLAB/SIMULINK를 이용하여 엔진성능특성과 엔진진단을 위해 수행되었다. 먼저 팬, 고압압축기, 고압터빈, 저압터빈 구성품 성능 맵들이 축척방법을 이용하여 유사성능 맵들을 축척하여 생성되었고 다음 탈설계점 성능모사 프로그램이 구성품들 간 유량과 일 조화에 의해 구성되었다. 모델은 용이한 정상 및 동적 모사와 사용자 편의의 장점을 갖는 SIMULINK 프로그램을 이용하여 개발되었다. 제안한 모델에 의한 탈설계점 해석 결과들은 다양한 작동 조건들에서 GASTURB에 의한 해석 결과들과 잘 일치함이 확인 되었다. In this work, a steady-state performance modeling and off-design performance analysis of the 2-spool separate jet turbofan engine named BR715-56 which is a power plant for the narrow body commercial aircraft is carried out for engine performance behaviors investigation and condition monitoring using a commercial code MATLAB/SIMULINK. Firstly, the engine component maps of fan, high pressure compressor, high pressure turbine and low pressure turbine are generated from similar component maps using the scaling method, and then the off-design performance simulation model is constructed by the mass flow matching and the work matching between components. The model is developed using SIMULINK, which has advantages of easy steady-stare and dynamic modelling and user friendly interface function. It is found that the off-design performance analysis results using the proposed model are well agreed with the performance analysis results by GASTURB at various operating conditions.

자동차용 탄소/에폭시 복합재료 추진축의 진동특성에 관한 연구

공창덕(Changduk Kong),김기범(Kibeom Kim) 한국추진공학회 1997 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.1997 No.10