[논문]무게중심 변화에 따른 자유날개 동체꺾임형 항공기의 조종성 해석

박욱제

doi:10.12985/ksaa.2011.19.4.001

[국내논문] 무게중심 변화에 따른 자유날개 동체꺾임형 항공기의 조종성 해석
Free-wing Tilt-body Aircraft Controllerability Analysis for Change of Center of Gravity 원문보기

한국항공운항학회지 = Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics, v.19 no.4, 2011년, pp.1 - 5

박욱제 (인하대학교 정보전자공동연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

The free-wing tilt-body aircraft is researched in the flight performance characteristics for center of gravity (CG) change. All of speed, body tilt angle and center of gravity change are simulated to determine the flight envelope by a non-linear 3-DOF mathematical model. In flight, this aircraft configuration changes by the tiltable empennage. Then, flight dynamics distinguishes from those of a conventional fixed-wing aircraft. Though flight performance and trimmability are studied by CG change, the flight model of free-wing tilt-body aircraft is to reduce the hidden risk and to achieve the successful flight test. It is analyzed the flight characteristics by CG change that distinguishes free-wing tilt-body aircraft from the conventional aircraft.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

일반적으로 알려진 Free-wing Tilt-body 항공기의 잇점은 세가지로, 단거리 이착륙, 저속 선회, 무게중심 변화에 대한 것이다. 선행 연구[4]에서는 무게중심이 피봇에 있는 연구에 관한 것으로, 본 연구에서는 무게 중심 변화에 따른 비행성능을 분석하고자 한다.

제안 방법

따라서, 트림조건은 고도가 일정한 등속수평비행 상태가 되는 것으로 하였다. Free-wing Tilt-body 항공기 트림이 되기 위한 변수는 꼬리날개 붐의 변위각, 엔진출력, 엘레본(Elevon) 변위각으로, 동시에 3개의 변수가 변하지 않고, 실제 비행하는 원리에 맞추어 순차적으로 결정하였다. 실제 비행모델에서 꼬리날개 붐의 변위 일반 조종면과 달리 조종 응답성이 매우 느리다.
실제 비행모델에서 꼬리날개 붐의 변위 일반 조종면과 달리 조종 응답성이 매우 느리다. 꼬리날개 붐의 변위각을 결정한 후에, 엘레본 변위각을 결정하고, 엔진 출력을 조종하여 수평등속비행이 되는 조건을 찾았다. 실제 비행에서는 꼬리날개 붐 변 위각 결정후, 엔진출력 결정한 다음에 수평비행을 위해 엘레본을 조종하는 순서이지만, 세밀한 엘레본 변위값을 구하기 위해 현 시뮬레이션에서는 엘레본 변위각을 결정한 후, 엔진출력을 조종 하는 것으로 수행하였다.
꼬리날개 붐의 변위각을 결정한 후에, 엘레본 변위각을 결정하고, 엔진 출력을 조종하여 수평등속비행이 되는 조건을 찾았다. 실제 비행에서는 꼬리날개 붐 변 위각 결정후, 엔진출력 결정한 다음에 수평비행을 위해 엘레본을 조종하는 순서이지만, 세밀한 엘레본 변위값을 구하기 위해 현 시뮬레이션에서는 엘레본 변위각을 결정한 후, 엔진출력을 조종 하는 것으로 수행하였다. 무게중심의 위치를 전방 30%, 0%, 후방 30%에 대하여 시뮬레이션을 수행하였다.
실제 비행에서는 꼬리날개 붐 변 위각 결정후, 엔진출력 결정한 다음에 수평비행을 위해 엘레본을 조종하는 순서이지만, 세밀한 엘레본 변위값을 구하기 위해 현 시뮬레이션에서는 엘레본 변위각을 결정한 후, 엔진출력을 조종 하는 것으로 수행하였다. 무게중심의 위치를 전방 30%, 0%, 후방 30%에 대하여 시뮬레이션을 수행하였다.

대상 데이터

시뮬레이션 모델에 사용된 공력자료는 the Glenn L. Martin Wind Tunnel (GLMWT)의 풍동 모델자료[8,9]를 60%화하여 사용하였다. 세로운동에 대한 Free-wing, 동체, 꼬리날개 붐의 상대적 관계와 자유흐름에서의 좌표계 정의를 그림 3에 정의하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Free-wing Tilt-body 항공기는 무엇인가?	Free-wing Tilt-body 항공기는 주날개가 동체와 분리되어 비행속도에 따라 받음각이 변화하는 특이한 형태의 항공기이다[1,2,3]. 주날개를 자유 날개(Free-wing)라고 하며, 돌풍(Gust)이나 엘레 본(Elevon)의 변화에 따라서 받음각이 변화한다.
	고정익 항공기에서 트림이라는 것은 무엇인가?	고정익 항공기에서 트림(trim)이라 함은 피칭 모멘트가 0이 되는 상태를 말한다. 시뮬레이션을 수행하기 전에 피칭모멘트가 0이 되는 엘리베이터(Elevator) 변위각을 찾아하며, 이 때 변위각을 시뮬레이션에 적용하게 된다.
	Free-wing Tilt-body 항공기의 주날개를 무엇이라고 하는가?	Free-wing Tilt-body 항공기는 주날개가 동체와 분리되어 비행속도에 따라 받음각이 변화하는 특이한 형태의 항공기이다[1,2,3]. 주날개를 자유 날개(Free-wing)라고 하며, 돌풍(Gust)이나 엘레 본(Elevon)의 변화에 따라서 받음각이 변화한다. 자유날개 안쪽으로 동체와 같이 붙어 있는 대칭형 에어포일을 사용하는 날개가 있으며 이를 Stub-wing이라고 하고, 항상 프로펠러 후류에 영향을 받아 높은 받음각에서도 실속이 일어나지 않으며, 항상 양력이 발생한다.

참고문헌 (9)

Zuck, D.R., U.S. Patent No. 2,347,230, April 1949.
Spratt, C.G. U.S. Patent No. 2,623,712, December 1952.
Schmittle, H.J., U.S. Patent No. 4,596,368, June 24, 1986
박욱제, "자유날개 동체꺾임형 항공기의 조종성 해석," 한국항공운항학회지, Vol. 19, No. 1, March, 2011. pp. 1-6.

원문보기 상세보기
Ro, K., Raghu, K. and Barlow, J.B., "Aerodynamic Characteristics of a Free-Wing Tilt-Body Unmanned Aerial Vehicle," Journal of Aircraft, Vol. 44, No. 3, 2007, pp. 1619-1629

상세보기
Ro, K., J.W.Kamman, and Barlow, J.B., "Flight Mechanics of a Free-wing Tilte-body Aircraft," The Aeronautical Journal, Vol. 112, No. 1137, November, 2008. pp. 625-640

상세보기
Kane, T.R. and Levinson, D.A., Dynamics: Theory and Applications, McGraw-Hill Inc., 1985
Chen, W. and Barlow, J.B., "A Wind Tunnel Test of a Tilt-body Freewing Aircraft Including Thrust Effects," AIAA-95-1902, AIAA Applied Aerodynamics Conference, San Diego, CA, June, 1995
Chen, W. and Barlow, J.B., "A Wind Tunnel Test of a Tilt-body Freewing Aircraft Including Thrust Effects," AIAA-95-1902, AIAA Applied Aerodynamics Conference, San Diego, CA, June, 1995

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