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풍동실험결과를 이용한 프로펠러 무인 항공기의 환경인증소음 예측에 관한 연구
Effective Perceived Noise Level Prediction for a Propeller driven UAV by using Wind Tunnel Test Data 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.41 no.1, 2013년, pp.10 - 16  

이재하 (Department of Aerospace Engineering, Chungnam National University) ,  이욱 (DAEWOO Shipbuilding and Marine Engineering CO., LTD.) ,  최종수 (Department of Aerospace Engineering, Chungnam National University)

초록
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본 논문에서는 풍동 실험을 통해 취득한 소음측정 결과에서 실제 비행에 기체에서 발생되는 소음을 예측하는 과정에 대하여 다루었으며 정지된 소음원을 비행하는 것과 같은 상태로 시뮬레이션 할 수 있는 방법에 대하여 소개하고 실험을 통하여 검증하였다. 또한 국제민간항공기구(이하 ICAO)에서 규정한 절차에 따라 틸트로터 항공기 및 무인항공기의 환경소음을 평가할 수 있는 방안을 제시하였다. 제시한 평가 방안을 검증하기 위해서 풍동실험과 비행시험에 대한 소음실험 시뮬레이션 프로그램을 구성하였으며 7kg급 무인항공기를 통한 풍동 실험 및 비행 실험을 수행하였으며 풍동 실험 결과로부터 비행 상태의 소음예측이 가능하다는 것을 확인 할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper discussed a procedure for noise certification of Aircraft and predicting the full scale over-flight noise of propeller from acoustic wind tunnel measurement of small scale propeller. Noise Certification Procedures is established from International Civil Aviation Organization(ICAO). The da...

주제어

#국제민간항공기구   #프로펠러 소음   #비행소음실험   #실효감수소음   #풍동실험   #환경소음  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 향후 연구 방향은 풍동실험을 통한 풍동의 반무향 조건에 대한 보정 방법과 Open Jet 풍동의 Shear Layers 보정에 대한 연구를 수행하고자한다. 또한, 본 연구에서 다루지 않은 비행체의 Take-off 및 Approach조건에 대해서는 해당조건을 수행할 수 있는 시험 대상 항공기 혹은 무인기를 선정 하여 Simulation 및 풍동실험결과를 비행시험조건으로 Coordination 할 수 있는 방법에 대한 연구를 진행하고자한다.
  • 본 논문에서는 선행 연구 사례들을 분석하여 틸트로터 항공기 및 고정익 항공기를 기준으로 무인항공기에 적용할 수 있는 소음기준과 접근 방법에 대하여 간단히 소개하고 풍동실험을 통해서 실제 비행체의 환경소음을 예측하는 방법을 다루고자한다. 이러한 내용을 연구하기 위해서 풍동실험을 통하여 환경인증소음을 예측하는 실험과 7kg급 무인기를 활용하여 비행소음측정실험을 수행하였으며 두 실험을 통해 취득한 소음 결과를 분석하였다.
  • 때문에 측정위치에 따른 소음을 보정하는 식(1)를 활용하여 측정음압(L1)에서 소음측정위치(R1)와 소음보정위치(R2)에 대한 보정음압(L2)을구하는 방법을 후처리 프로그램에 적용하였다. 이러한 거리의 보정은 무조건 거리에 대한 오차가 확인된 경우에 사용되는 것이 아니라 본 실험 연구와 같이 ICAO에서 제시하는 소음실험이 어려운 경우 활용하기 위해 고려하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
항공기의 비행소음 측정을 위해 어떠한 실험이 이루어지고 있는가? 모든 항공기는 기체의 이륙중량에 따라 환경 소음 규정에 의한 제약을 받고 있는데 관련 구정 및 인증절차는 국제민간항공기구(이하ICAO)에서 제시하고 있다. 항공기의 비행소음 측정을 위해서 실기체에 대한 환경소음(EPNL)에 대한 비행 소음실험이 많이 이루어지고 있다[1]. 또한, 제트엔진의 풍동 실험 결과를 활용하여 실기체 소음 예측에 대한 이론적인 접근방안을 제시하는 연구사례도 있다[2].
모든 항공기가 받고 있는 환경 소음 관련 규정 및 인증 절차는 어느 기관에서 제시하고 있는가? 무인기가 민간용으로 운용되기 위해서는 현재 운용 되어지는 많은 민항기처럼 기본적인 운용조건을 만족한 상태에서 환경 소음의 규제를 받게 된다. 모든 항공기는 기체의 이륙중량에 따라 환경 소음 규정에 의한 제약을 받고 있는데 관련 구정 및 인증절차는 국제민간항공기구(이하ICAO)에서 제시하고 있다. 항공기의 비행소음 측정을 위해서 실기체에 대한 환경소음(EPNL)에 대한 비행 소음실험이 많이 이루어지고 있다[1].
풍동실험과 실제 비행실험을 통한 소음 비교 연구에는 무엇이 있는가? 풍동실험과 실제 비행실험을 통한 소음 비교 연구로는 다음과 같은 방법의 연구 사례가 있다. 풍동실험은 실기체 크기의 모형과 특정위치의 마이크로폰을 이용하여 소음을 측정하고 비행실험은 두 대의 실제 항공기를 활용하여 소음원 역할을 하는 항공기와 관찰자 역할을 하는 항공기를 활용하여 풍동실험과 같은 조건에서 소음을 측정하는 방법을 사용하는 연구도 수행되어졌다[3]. 하지만, ICAO에서 제시하는 비행 운용조건 및 소음 측정 방법을 고려하여 풍동실험과 실기체 비행실험을 모두 수행하여 환경소음(EPNL)을 예측 및 비교한 공개된 연구 사례는 없다.
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참고문헌 (6)

  1. Earl R. Booth, Jr., Megan McCluer, Hormoz Tadghighi, "Acoustic Characteristics of a Model Isolated Tiltrotor in DNW", Presented at American Helicopter Society 55th Annual Forum, Montreal, Canada, 1999 

  2. C.S. Allen, and P.T. Soderman. PT, "Scaling and Extrapolating Small-Scale in flow Wind Tunnel Jet Noise to Full-Scale Flyover Jet noise", AIAA/CEAS97-1602, 3rd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conf., Atlanta GA, 1997 

  3. Lawrence E. Kinsler, Austin R. Frey, Alam B. Coppens, James V. Sanders, Fundamentals of Acoustics, John Wiley & Sons, Inc., 2000 

  4. Annex 16 to the convention on international civil aviation, Environmental Protection, vol. 1, Aircraft Noise, 4th Edition, ICAO, July 2005 

  5. Environmental technical manual on the use of procedures in the noise certification of aircraft, 3rd Edition, ICAO, 2004 

  6. Jaeha Ryi, Wook Rhee, and Jong-Soo Choi "Noise Level Estimation Procedure for a Tilt-Rotor Aircraft based on ICAO Noise Certification Regulation" Proceeding of the 2007 KSAS Fall Conference, pp.351-356, 2007. 

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