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인간동력 항공기 TORUK MAKTO I 세로 안정성 및 승강타 제어연구
Study of Longitudinal Stability and Elevator Control of a Human Powered Aircraft, TORUK MAKTO I 원문보기

항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering, v.9 no.3, 2015년, pp.12 - 16  

박주희 (한국교통대학교 항공.기계설계학과) ,  김연수 (한국교통대학교 항공.기계설계학과) ,  한철희 (한국교통대학교 항공.기계설계학과)

초록
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인간동력 항공기 TORUK MAKTO I에 대하여 양력선이론 및 XFOIL을 사용하여 도출한 공력계수 및 미계수 값과 CATIA를 사용한 관성모멘트 추정 값을 사용하여 지면효과 및 주익과 무게중심 사이의 수직거리 변화가 인간동력 항공기의 세로 정안정성에 미치는 영향과 수평미익(스테빌레이터) 변위각제어에 따른 세로 동안정성 해석 연구를 수행하였다. 연구결과 지면효과가 정적여유에 미치는 영향은 미미했다. 공력중심과 무게중심 사이의 수직거리가 세로 정안정성에 미치는 영향은 매우 컸으며, 수직거리 증가는 세로 정안정성을 증가시켰다. 수평미익 변위각 제어에 따른 세로 동안정성 해석 결과 장주기 진동특성과 감쇄특성이 매우 나쁜 것으로 나타났다. 향후 항공기의 동특성을 고려한 세로 동안정성 해석 및 측풍에 의한 가로 및 방향 안정성 해석연구를 수행할 예정이다.

주제어

#Longitudinal Stability   #Elevator Control   #Dynamic Stability   #Ground Effect   #Stabilator  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 지금까지 발표된 인간동력 항공기관련 안정성 해석연구들 중 1) 지면효과 공력특성, 2) 조종사 위치 변화에 따른 무게중심 위치 변화, 3) 수평미익(스테빌레이터) 변위각 조작이 항공기의 세로 안정성에 미치는 영향에 관한 연구는 아직 부족한 상태이다. 따라서, 본 연구에서는 지면효과 공력특성 및 무게중심 위치 변화가 인간동력 항공기의 세로 정안정성에 미치는 영향과 수평미익 변위각 조작이 세로 동안정성에 미치는 영향을 연구하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
인간동력 항공기가 일반 항공기의 공력특성과 다른 이유는? 인간동력 항공기는 스테빌레이터라는 특수한 수평미익을 사용하므로, 일반 항공기의 공력특성과는 다르다. 따라서, 수평미익의 변위각(deflection angle) 조작에 따른 항공기 세로 동안정성 해석은 항공기 이⦁착륙및 고도제어에 중요하다.
항공기 설계과정에서 주익 및 미익의 면적과 무게 중심으로부터 공력 중심까지의 수평거리가 비행안정성과 관련한 주요 설계 변수인 이유는? 일반적으로 항공기의 성공적 비행을 위해서는 비행임무에 따른 비행성능을 발휘 할 수 있어야 하며 동시에 안정한 자세를 유지하며 조종이 가능하도록 설계해야 한다[1]. 따라서, 항공기 설계과정에서 주익 및 미익의면적과 무게중심으로부터 공력중심까지의 수평거리가 비행안정성과 관련한 주요 설계변수이다[2].
인간동력 항공기는 무엇인가? 인간동력 항공기(Human Powered Aircraft; HPA)는 순수 인간동력 만을 사용하여 비행하는 항공기로, 이륙 총중량이 100kg 내외이며, 낮은 인간동력 및 익면하중으로 날개의 종횡비가 큰 반면 비행고도는 수 미터 이내이다[3]. 따라서, 인간동력 항공기의 설계과정에서 지면이 항공기의 비행안정성에 미치는 영향을 정확히 파악하는 것은 중요하다.
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참고문헌 (13)

  1. 윤용현, "비행역학", 경문사, pp. 251, 2011. 

  2. 손명환 외 7명, "항공기 개념설계", 경문사, pp. 334, 2014. 

  3. 한철희, "인간동력 항공기 개발 고찰", 한국교통대학교 융복합기술 연구소 논문집, 제 4권 제 2호, pp.35-40, 2014. 

  4. 정조원, 백동기, 조옥찬, "수평-수직 꼬리날개가아음속 항공기의 정 안정성에 미치는 영향", 한국항공우주학회지, 제15권, 제3호, pp. 1-13, 1987. 

    상세보기

  5. R. B. Sullivan and S. H. Zerweckh "Flight test results for the Daedalus and Light Eagle human powered aircraft", Massachusetts Inst. of Tech, Cambridge, MA, 1988. 

  6. 강형민, 김철완, "공기역학적 성능을 고려한 인간동력 항공기 개념 설계", 항공우주기술, 제12권, 제2호, pp. 180-185, 2013. 

  7. 은원종 외 15명, "서울대학교 인간동력 항공기의 설계 및 제작", 항공우주기술, 제12권, 제2호, pp.230-240, 2013. 

  8. H. R. Jex and D. G. Mitchell, "Stability and control of the Gossamer human-powered aircraft by analysis and flight test", NASA CR 3627, 1982. 

  9. W. F. Phillips, Mechanics of Flight, John Wiley & Sons Inc. 2004. 

  10. 항공우주연구원 보고서(2014), "초경량 소형항공기구조 최적화 및 비행 조종성 향상 연구", 항공우주연구원 

  11. 한형석, 박주희, 이나원, 한철희, "저속 비행 3차원 유연날개 정적 공력-구조 연계해석", 항공우주시스템공학회지, 제9권, 제2호, pp.1-6, 2015 

    원문보기 상세보기

  12. http://web.mit.edu/drela/Public/web/xfoil/ 

  13. K. V. Rozhdestvensky, Aerodynamics of a Lifting System in Extreme Ground Effect, Springer, 2000. 

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