전 세계적으로 도시화가 급격하게 진행됨에 따라 교통, 주거, 환경 등 많은 문제가 발생하고 있다. 특히 교통문제는 극심한 차량 정체와 환경오염을 유발하고 있으며, 이로 인해 막대한 사회적, 경제적 손실이 발생하고 있다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 대안으로 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, 이하 UAM)가 제시되고 있다. 본 연구에서는 정부에서 제시한 K-UAM 보고서를 바탕으로 상용화 시기에 수도권에서 운용할 수 있는 임무 형상을 설정하고 그에 맞는 UAM을 개념설계하였다. 시제품 단계이거나 상용화된 기체들을 조사하였고 가장 적합한 BETA Technologies 사의 ALIA-250을 벤치마킹하였다. 초기 형상 ...
전 세계적으로 도시화가 급격하게 진행됨에 따라 교통, 주거, 환경 등 많은 문제가 발생하고 있다. 특히 교통문제는 극심한 차량 정체와 환경오염을 유발하고 있으며, 이로 인해 막대한 사회적, 경제적 손실이 발생하고 있다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 대안으로 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, 이하 UAM)가 제시되고 있다. 본 연구에서는 정부에서 제시한 K-UAM 보고서를 바탕으로 상용화 시기에 수도권에서 운용할 수 있는 임무 형상을 설정하고 그에 맞는 UAM을 개념설계하였다. 시제품 단계이거나 상용화된 기체들을 조사하였고 가장 적합한 BETA Technologies 사의 ALIA-250을 벤치마킹하였다. 초기 형상 모델링은 OpenVSP로 진행하였으며 주날개의 익형은 유사한 순항속도를 지닌 항공기들 중 성능이 가장 우수한 NACA4415로 선정하였다. 블레이드의 직경은 공개되어 있지 않아 외부 형상을 바탕으로 길이를 설정하였으며 동력 하중 및 디스크 하중을 계산하여 검증하였다. 초기 형상은 SUAVE를 사용하여 공력해석 하였다. SUAVE는 미국 스탠포드 대학에서 개발한 오픈소스 소프트웨어로 전통적인 형태의 항공기 뿐만 아니라 UAM과 같은 비전통적인 형태의 해석에 용이하다. 공력해석 모듈은 Fidelity-Zero를 사용하였다. Fidelity Zero는 SUAVE내- 8 -에 있는 공기역학 해석 모듈 중 가장 낮은 충실도 해석 방법으로 VLM기반이며 해석시간이 짧다. 주 날개를 4개의 부분으로 나누어 동체에 가장 근접한 부분을 제외한 나머지들의 테이퍼 비와 상반각을 설계변수로, 양항비를 목적함수로 하여 최적화를 수행하였다. 최적화 솔버는 SLSQP로 설정하였으며 최적화 결과 양항비가 2.1% 오르는 것을 확인하였다.
전 세계적으로 도시화가 급격하게 진행됨에 따라 교통, 주거, 환경 등 많은 문제가 발생하고 있다. 특히 교통문제는 극심한 차량 정체와 환경오염을 유발하고 있으며, 이로 인해 막대한 사회적, 경제적 손실이 발생하고 있다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 대안으로 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, 이하 UAM)가 제시되고 있다. 본 연구에서는 정부에서 제시한 K-UAM 보고서를 바탕으로 상용화 시기에 수도권에서 운용할 수 있는 임무 형상을 설정하고 그에 맞는 UAM을 개념설계하였다. 시제품 단계이거나 상용화된 기체들을 조사하였고 가장 적합한 BETA Technologies 사의 ALIA-250을 벤치마킹하였다. 초기 형상 모델링은 OpenVSP로 진행하였으며 주날개의 익형은 유사한 순항속도를 지닌 항공기들 중 성능이 가장 우수한 NACA4415로 선정하였다. 블레이드의 직경은 공개되어 있지 않아 외부 형상을 바탕으로 길이를 설정하였으며 동력 하중 및 디스크 하중을 계산하여 검증하였다. 초기 형상은 SUAVE를 사용하여 공력해석 하였다. SUAVE는 미국 스탠포드 대학에서 개발한 오픈소스 소프트웨어로 전통적인 형태의 항공기 뿐만 아니라 UAM과 같은 비전통적인 형태의 해석에 용이하다. 공력해석 모듈은 Fidelity-Zero를 사용하였다. Fidelity Zero는 SUAVE내- 8 -에 있는 공기역학 해석 모듈 중 가장 낮은 충실도 해석 방법으로 VLM기반이며 해석시간이 짧다. 주 날개를 4개의 부분으로 나누어 동체에 가장 근접한 부분을 제외한 나머지들의 테이퍼 비와 상반각을 설계변수로, 양항비를 목적함수로 하여 최적화를 수행하였다. 최적화 솔버는 SLSQP로 설정하였으며 최적화 결과 양항비가 2.1% 오르는 것을 확인하였다.
As urbanization has been rapid around the world, many problems on various fields such as transportation, housing, and the environment has occurred. In particular, traffic problems cause severe vehicle congestion and environmental pollution, resulting in enormous social and economic losses. Urban Air...
As urbanization has been rapid around the world, many problems on various fields such as transportation, housing, and the environment has occurred. In particular, traffic problems cause severe vehicle congestion and environmental pollution, resulting in enormous social and economic losses. Urban Air Mobility (UAM) has recently been proposed as a new alternative to solving these problems. In this study a mission profile that can be operated in Seoul during the commercialization has been set and a conceptual design of UAM accordingly based on the K-UAM report presented by the government. Prototype or commercialized airframe were investigated and the most suitable BETA Technologies ALIA-250 was benchmarked. Initial shape modeling was conducted with OpenVSP, and the airfoil of the main wing was selected as the NACA4415 with the best performance among aircraft with similar cruising speeds. Since the diameter of the blade was not disclosed, the length was set based on the external shape, and the power loading and the disk loading were calculated and verified. The initial shape was analyzed aerodynamically using SUAVE. SUAVE is an open-source software developed by Stanford University in the United States that is easy to interpret non-traditional forms such as UAM as well as traditional forms of aircraft. The aerodynamic analysis module used Fidelity-Zero. Fidelity Zero is the lowest fidelity analysis method among aerodynamic analysis modules in SUAVE and is based on VLM and has a short analysis time. The main wings were divided into four parts, and optimization was performed using the remaining taper ratio and upper angle as design variables and the binomial ratio as the objective function except for the part closest to the fuselage. The optimization solver was set to SLSQP, and as a result of optimization, it was confirmed that the Lift-Drag ratio increased by 2.1%.
As urbanization has been rapid around the world, many problems on various fields such as transportation, housing, and the environment has occurred. In particular, traffic problems cause severe vehicle congestion and environmental pollution, resulting in enormous social and economic losses. Urban Air Mobility (UAM) has recently been proposed as a new alternative to solving these problems. In this study a mission profile that can be operated in Seoul during the commercialization has been set and a conceptual design of UAM accordingly based on the K-UAM report presented by the government. Prototype or commercialized airframe were investigated and the most suitable BETA Technologies ALIA-250 was benchmarked. Initial shape modeling was conducted with OpenVSP, and the airfoil of the main wing was selected as the NACA4415 with the best performance among aircraft with similar cruising speeds. Since the diameter of the blade was not disclosed, the length was set based on the external shape, and the power loading and the disk loading were calculated and verified. The initial shape was analyzed aerodynamically using SUAVE. SUAVE is an open-source software developed by Stanford University in the United States that is easy to interpret non-traditional forms such as UAM as well as traditional forms of aircraft. The aerodynamic analysis module used Fidelity-Zero. Fidelity Zero is the lowest fidelity analysis method among aerodynamic analysis modules in SUAVE and is based on VLM and has a short analysis time. The main wings were divided into four parts, and optimization was performed using the remaining taper ratio and upper angle as design variables and the binomial ratio as the objective function except for the part closest to the fuselage. The optimization solver was set to SLSQP, and as a result of optimization, it was confirmed that the Lift-Drag ratio increased by 2.1%.
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