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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 고성호
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수12
이 논문의 연구 히스토리 (2)
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본 연구에서는 내장 밸런스를 주로 사용하는 여러 가지 모형지지부가 CRM 형상에 미치는 공력계수의 변화를 실험과 계산을 통하여 고찰하였다. 핀 스팅 지지부에 장착된 CRM 형상의 힘과 모멘트를 측정하여 기존 풍동시험 결과들과 비교하였다. 벤트럴 스팅 모형지지부, 벨리 스팅 모형지지부에 CRM 형상을 장착하여 힘과 모멘트를 측정하고 핀 스팅 지지부 결과와 비교하였다. 또한, 전산해석을 통하여 흐름장의 변화를 정량적으로 확인하고 모형지지부가 공력계수에 미치는 영향을 확인하였다. 벨리스팅 모형지지부의 간섭량을 감소시키는 방안을 제안하고 그 효과를 검토하였다.
레이놀즈수 차이에 의한 세 풍동(본 연구, ETW, NTF)의 시험 결과는 레이놀즈수가 감소함에 따라 양력은 감소하고 항력은 증가하는 시험 결과를 얻었다. 본 연구와 시험 마하수가 유사한 ETW 풍동의 피칭모멘트 결과는 일부 구간 일치하였으나, 높은 받음각에서는 세 풍동이 모두 서로 다른 기울기의 결과가 나타났다.
수직 꼬리날개를 장착함에 따라 항력이 증가하였으나 모형지지부에 따라 피칭모멘트가 다르게 나타났다. 꼬리날개로 인한 양력과 항력의 변화는 항공기 전체의 모멘트 중심의 변화를 발생시켰다. 본 연구에서 확인한 변화량은 ONERA 풍동시험의 결과와 유사한 값을 확인하였다.
CRM 동일 모형에 대하여 세 가지 모형지지부에 대한 풍동시험을 수행한 결과, ONERA에서 수행한 핀 스팅과 블레이드 스팅의 피칭모멘트 계수 보정량과 본 연구의 시험 결과는 잘 일치하였다. 본 연구에서 최초로 검토된 벨리 스팅 모형지지부는 다른 모형지지부들 보다 비행체의 후방동체를 교란하는 효과가 더 커서 직접간섭에 대한 피칭모멘트 계수 보정량이 더 크게 나타났다. 모형 교체 시간이 많이 소요되는 더미 스팅 보정 방법을 이용하여 벨리 스팅 모형지지부를 보정한 결과는 핀 스팅 모형지지부의 피칭모멘트 결과와 유사하였다.
벨리 스팅 모형지지부 간섭 효과를 감소시키기 위하여 벨리 스팅 앞부분의 형상 변화 및 후방형상의 길이 변화 등 다양한 페어링 형상에 대하여 시험을 수행하였다. 최종 선택된 페어링 5번 형상 실험 결과를 핀 스팅과 더미 스팅 보정 방법의 결과와 비교하여, 높은 받음각에서 페어링 형상 보정 결과와 핀 스팅 시험 결과가 비교적 잘 일치하는 결과를 얻었다.
전산해석을 통해 벨리 스팅으로 인하여 모형지지부 전후방의 압력변화가 발생하고 이로 인한 모형지지부의 직접간섭이 발생함을 알 수 있었다. 또한, 페어링으로 그 직접간섭 효과가 감소함을 정성적으로 확인하였다.
레이놀즈수 차이에 의한 세 풍동(본 연구, ETW, NTF)의 시험 결과는 레이놀즈수가 감소함에 따라 양력은 감소하고 항력은 증가하는 시험 결과를 얻었다. 본 연구와 시험 마하수가 유사한 ETW 풍동의 피칭모멘트 결과는 일부 구간 일치하였으나, 높은 받음각에서는 세 풍동이 모두 서로 다른 기울기의 결과가 나타났다.
수직 꼬리날개를 장착함에 따라 항력이 증가하였으나 모형지지부에 따라 피칭모멘트가 다르게 나타났다. 꼬리날개로 인한 양력과 항력의 변화는 항공기 전체의 모멘트 중심의 변화를 발생시켰다. 본 연구에서 확인한 변화량은 ONERA 풍동시험의 결과와 유사한 값을 확인하였다.
CRM 동일 모형에 대하여 세 가지 모형지지부에 대한 풍동시험을 수행한 결과, ONERA에서 수행한 핀 스팅과 블레이드 스팅의 피칭모멘트 계수 보정량과 본 연구의 시험 결과는 잘 일치하였다. 본 연구에서 최초로 검토된 벨리 스팅 모형지지부는 다른 모형지지부들 보다 비행체의 후방동체를 교란하는 효과가 더 커서 직접간섭에 대한 피칭모멘트 계수 보정량이 더 크게 나타났다. 모형 교체 시간이 많이 소요되는 더미 스팅 보정 방법을 이용하여 벨리 스팅 모형지지부를 보정한 결과는 핀 스팅 모형지지부의 피칭모멘트 결과와 유사하였다.
벨리 스팅 모형지지부 간섭 효과를 감소시키기 위하여 벨리 스팅 앞부분의 형상 변화 및 후방형상의 길이 변화 등 다양한 페어링 형상에 대하여 시험을 수행하였다. 최종 선택된 페어링 5번 형상 실험 결과를 핀 스팅과 더미 스팅 보정 방법의 결과와 비교하여, 높은 받음각에서 페어링 형상 보정 결과와 핀 스팅 시험 결과가 비교적 잘 일치하는 결과를 얻었다.
전산해석을 통해 벨리 스팅으로 인하여 모형지지부 전후방의 압력변화가 발생하고 이로 인한 모형지지부의 직접간섭이 발생함을 알 수 있었다. 또한, 페어링으로 그 직접간섭 효과가 감소함을 정성적으로 확인하였다.
목차
Ⅰ. 서론 11.1 연구 필요성 및 목적 11.2 국내외 연구동향 31.3 연구 내용 6Ⅱ. 이론적 배경 82.1 풍동시험 축소효과 및 보정 82.2 풍동시험 벽면효과 및 보정 132.2.1 비정상 상태 보정기법 132.2.2 정상 상태 보정기법 142.3 풍동시험 모형지지부 효과 및 보정 172.3.1 모형지지부의 종류 172.3.2 모형지지부의 간섭 효과 222.3.3 간접간섭 보정기법 262.3.4 직접간섭 보정기법 272.3.5 모형지지부 직접간섭 감소 방안 332.4 NASA CRM 풍동시험 연구 352.4.1 미국 NASA NTF와 Ames 11-ft. 풍동 362.4.2 독일 European Transonic Wind Tunnel 452.4.3 프랑스 ONERA S1MA 풍동 51Ⅲ. 저속 CRM 형상 풍동시험 방법 623.1 소형 아음속 풍동 623.2 시험 모형 및 지지부 시스템 673.3 시험 조건 703.3.1 모형지지부 효과 시험 713.3.2 벨리스팅 모형지지부 페어링 효과 시험 743.4 시험 결과 보정 783.4.1 공극 압력 보정 783.4.2 밸런스 및 스팅 휨 보정 783.4.3 Upflow 보정 80Ⅳ. 저속 CRM 형상 전산해석 방법 814.1 지배방정식 814.2 격자 구성 844.3 Flow Solver 854.4 경계조건 864.5 민감도 분석 88Ⅴ. 풍동시험과 전산해석 결과 및 고찰 905.1 모형지지부 변화 풍동시험 905.1.1 NASA, ETW 시험 비교 905.1.2 수직꼬리날개 효과 935.1.3 엔진 나셀 효과 955.1.4 모형지지부 효과 975.1.5 벨리스팅 모형지지부 보정 효과 995.2 벨리스팅 모형지지부 페어링 풍동시험 1005.2.1 에어포일 형상 페어링 효과 1005.2.2 라운드포일 형상 페어링 효과 1035.2.3 페어링 노우즈 형상 변화시험 1045.2.4 더미 스팅 보정 방법과 페어링 방법 비교 1065.3 전산해석 1075.3.1 벨리 스팅 모형지지부 간섭 효과 1075.3.2 벨리 스팅 페어링 계산 114Ⅵ. 결론 119참고문헌 122ABSTRACT 129
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