항공기 낙뢰 인증과 영향성에 관한 전산 시뮬레이션 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Environmental conditions like icing, sand, rain and thunder have a major impact on the life cycle and safety of the aircraft. Among them, lightning strike brings high level of current and voltage into the aircraft in very short time, generating high temperature and magnetic field. The high temperature can cause physical damage to the aircraft structure while the strong magnetic field can lead to the failure of electronic equipments. Thus lightning becomes a big threat to the safety of the aircraft.
In this study, the principle of lightning strikes in the atmosphere, the mechanism of aircraft lightning strike, and the direct and indirect effects by lightning strike were investigated. Further, aircraft accidents, the condition imposed by certification authority, and the test standard provided by Aerospace Recommended Practice (ARP) were examined. On the basis of the ARP, computer simulation similar to the actual lightning strike event was also performed. Through electro-thermal analysis using ABAQUS code, direct lightning effects on lightning protection systems in aircraft fuel tanks and radomes were analyzed. In addition, using EMA3D code based on the Maxwell equation, current distribution and effectiveness of the lightning protection system were investigated

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 9
• 1. 연구 배경 9
• 2. 연구 목적 12
• Ⅱ. 본 론 13
• 1. 항공기 낙뢰 및 인증 13
• 1) 낙뢰 현상 및 방전 메커니즘 13
• 2) 항공기 낙뢰 영향성 17
• (1) 항공기 낙뢰 부착과정 17
• (2) 항공기 낙뢰 직접 영향성 19
• (3) 항공기 낙뢰 간접 영향성 20
• (4) 항공기 낙뢰 피격 사고 사례 21
• 3) 항공기 낙뢰 감항인증 24
• (1) 항공기 감항요건 24
• (2) 항공기 낙뢰모사(SAE ARP 5412) 25
• (3) 항공기 낙뢰 부착위치(SAE ARP 5414) 27
• (4) 항공기 낙뢰시험(SAE ARP 5416) 29
• 2. 항공기 낙뢰보호시스템 30
• 1) 레이돔의 직접 영향성에 대한 보호시스템 31
• 2) 구조물의 직접 영향성에 대한 보호시스템 32
• 3) 아크 발생에 대한 보호시스템 33
• 4) 전자장비에 대한 간접 영향성 보호시스템 35
• 3. 낙뢰 전산 시뮬레이션 및 LPS 설계 적용 36
• 1) ABAQUS를 활용한 낙뢰 직접 영향성 시뮬레이션 37
• (1) Joule Heating 37
• (2) ABAQUS 낙뢰 시뮬레이션의 이론 및 수치기법 38
• (3) 전산 시뮬레이션 결과 검증 40
• (4) 연료탱크 낙뢰 시뮬레이션 및 LPS 설계 41
• (5) 레이돔용 Solidus Diverter 크기 설계 48
• 2) EMA3D를 활용한 낙뢰 간접 영향 시뮬레이션 53
• (1) EMA3D 낙뢰 시뮬레이션의 이론 및 수치기법 53
• (2) 대표적 고등 훈련기 형상 표면의 낙뢰 전류 흐름 분석 58
• (3) 대표적 UCAV 항공기 표면의 낙뢰 전류 흐름 분석 61
• Ⅲ. 결 론 68
• 참고문헌 71
• 감사의 글 74
• 부 록 76
• 1. 세계 낙뢰 발생 빈도 76
• 2. 대한민국 낙뢰 발생 빈도 77
• 1) 최근 10년간 연간 대한민국 낙뢰 발생 빈도 77
• 2) 최근 5년간 월간 대한민국 낙뢰 발생 빈도 78
• 3) 최근 5년간 지역별 대한민국 낙뢰 발생 빈도 79
• 4) 2015년 대한민국 낙뢰 발생 밀도 80