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문제 정의
- 단 어떤 비정상 운동을 가해 주어야 하고, 또 얻어진 공력계수의 시간 곡선으로부터 어떤 동안 정미 계수를 어떤 방법으로 산출해 내어야 할지에 대해서는 문헌들에 대한 사례 조사에서도 뚜렷한 결론을 내리기는 어렵다. 그러나 동안정 미 계수 자체가 정적 공력계수에 비하여 상당한 오차를 내포할 수밖에 없고, 또 그 결과에 영향을 미치는 모든 변수에 대한 고려가 이루어지기 힘들다는 점을 고려하면, 이론적 엄밀성이 다소간 떨어진 방법을 사용한다 하여도 본 계산의 목적에 합당한 계산 결과를 얻을 수 있을 것으로 보인다. 따라서 참고문헌 [4]에 기술된 피치 운동에 대한 동안 정 미계수 산출 기법을 요(Yaw) 및 롤(Roll) 운동에도 그대로 적용하되, 참고문헌 [5]에 기술된 Fourier 해석 기법에 대하여 좀 더 자세한 내용을 얻을 수 있으면 이를 적용하는 것도 고려해 볼 만 한 것으로 보인다.
- 이 기법은 일반적 형상에 대해서도 적용이 가능하고 다양한 운동을 직접 모사할 수 있다는 장점이 있으나, 복잡한 해석 기법 및 엄청난 계산 시간으로 인해 아직 이론 개발 내지 결과 검증 정도의 단계에 머물러 있다. 그러나 분리된 탑재물 페어링의 경우 이 기법이 현재 동안 정 미계수를 얻을 수 있는 유일한 방법으로 보이며, 따라서 다음에 이에 대해 좀 더 자세히 알아보고자 한다.
- 다음으로 어떤 운동을 통하여 어떤 동안정 미 계수를 얻을 것인지에 대하여 검토해 보았다. 먼저 그림 1에 나타낸 풍동 시험에서의 강제 조화 피치 운동(Forced Sinusoidal Pitching)을 생각해보자.
- 앞에서는 해석적 기법을 이용한 동안정 미 계수 산출에 대하여 알아보았으며, 여기서는 이를 기반으로 분리된 PLF의 동안정 미계수를 어떻게 구해야 할지에 대하여 검토해 보고자 한다. 이에 앞서 어떤 비행 조건에 대하여 어떤 요소 (Component)의 동안정 미계수를 구할 것인지를 먼저 다음에 나타내었다.
- 수 있다. 여기서는 이러한 동안정 미 계수를 얻기 위한 자료 처리 기법에 대하여 기술하고 이의 정확도를 확인해 보고자 한다.
- 여기서는 패널 (Panel) 이나 와류 격자 (Vortex Lattice) 같은 선형 기법, 그리고 전산유동해석 (CFD) 기법을 이용한 동안정 미계수 예측에 대하여 알아보고자 한다. 이러한 기법들은 전술한 바와 같이 아직까지 설계 Data를 제공하기 위해 사용되기 보다는 기법 개발 내지는 검증의 단계를 지나오고 있다.
가설 설정
- 그림 3에 분리된 PLF 반쪽들의 형상을 나타내었으며 그 두께는 0.2 m로 균일하다고 가정하였다. 기준길이 및 기준면적은 KSLV-I 상단 최대직경 2.
- 여기서。는 초기 각변위, 。은 진폭, k는 감쇄 주파수, Ms은 자유류 마하수/ t는 시간을 나타내며 PLF 무게중심을 기준으로 조화운동한다고 가정하였다.。는 피칭운동의 경우 받음각과 y축 각속도 q를 동시에 고려한 각변위이며, 요우운동에서는 옆미끄럼각과 z축 각속도 r을 고려한 각변위이다.
- 。는 피칭운동의 경우 받음각과 y축 각속도 q를 동시에 고려한 각변위이며, 요우운동에서는 옆미끄럼각과 z축 각속도 r을 고려한 각변위이다. 주어진 유동조건에 대해 동안정 미 계수를 구하기 위해 물체가 단순조화운동하는 동안동 안정 미계수는 일정해야하다고 가정한다. 특히 본 해석과 같이 받음각이 큰 경우는 진폭 。을작은 값으로 설정해야 하기 때문에 0.
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