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헬리콥터 초기 설계 모델에 대한 민감도 분석 및 매개변수 연구
A Sensitivity Analysis and Parametric Study for the Establishment of the Helicopter Initial Design Model 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.43 no.4, 2015년, pp.368 - 376  

김승범 (Korea Aerospace Research Institute) ,  최종수 (Chungnam National University)

초록
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본 논문은 헬리콥터 초기 설계를 위해 수정된 추정식을 적용한 헬리콥터 초기 설계 모델 정립 연구의 응용에 대한 내용으로 헬리콥터 초기 설계의 효율성을 제고하고 개선하고자 하였다. 헬리콥터 설계 시 중량계수 영향성을 확인하고 적정한 중량계수 적용방법을 제시하였으며, 중량계수 및 회전면 하중, 블레이드 개수, 블레이드 종횡비와 같은 주요 매개변수에 대한 민감도 분석과 연관관계에 대해 고찰하였다. 연구 결과, 설계 시 변수에 대한 연관관계 및 민감도의 양을 고려하여 설계 할 헬기 특성을 최적화해야하며, 주요 매개변수들 사이에는 복합적인 연관관계가 존재하므로 설계 시 설계자는 설계 인자들에 대한 신중한 고려가 필요한 것으로 분석되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper is the study on the establishment of design model to improve design efficiency using modified weight estimation equation on the initial design stage for development of a helicopter. The methodology to extract coefficients of the weight estimation equation was proposed through the influenc...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 중량계수의 유효범위를 재설정하는 것이 아니라 설계 초급자가 유효범위내의 중량계수를 기본 값으로 적용하여 정확하지는 않지만 적정하고 타당한 결과 값으로 도출될 수 있도록 기준을 설정하는 것이다. 이는 설계자가 경험적 변수 영향성을 인지하지 못하고 민감한 중량계수를 적절하지 않게 적용함으로써 예측 불가능한 결과값이 발생하는 것을 방지하고자 함이다.
  • 본 논문은 헬리콥터 초기 설계 도구 개발을 위해 설계 모델을 정립한 참고문헌 [1]의 연구결과를 실제 헬기 설계에 있어 유용성을 높이며 도출된 결과에 대한 영향성을 확인한 연구 결과이다.
  • 본 연구의 기반이 되는 위의 헬리콥터 초기 설계 결과는 설계자의 경험적 판단에 의해 유효범위 안에서 변수를 선정하여 적정 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 선정 및 제시된 중량계수 적용 결과를 비교 검증하고 적정한 방법을 제안하고, 최종적인 영향성을 확인하고자 하였다.
  • 그러나 중량계수의 유효범위를 재설정하는 것이 아니라 설계 초급자가 유효범위내의 중량계수를 기본 값으로 적용하여 정확하지는 않지만 적정하고 타당한 결과 값으로 도출될 수 있도록 기준을 설정하는 것이다. 이는 설계자가 경험적 변수 영향성을 인지하지 못하고 민감한 중량계수를 적절하지 않게 적용함으로써 예측 불가능한 결과값이 발생하는 것을 방지하고자 함이다.
  • 이에 따라, 본 연구의 목적은 중량 예측을 위한 중량계수 적용의 영향성을 확인하여 헬기의 중량 변화를 예측하고, 설계 인자에 대한 출력값의 민감도와 설계 결과로 도출된 주요 설계 매개변수의 변화 및 영향성을 확인하고자 한다. 이를 통해 궁극적으로 헬리콥터 초기 설계의 효율성을 제고하고 개선하고자 한다.
  • 이에 따라, 본 연구의 목적은 중량 예측을 위한 중량계수 적용의 영향성을 확인하여 헬기의 중량 변화를 예측하고, 설계 인자에 대한 출력값의 민감도와 설계 결과로 도출된 주요 설계 매개변수의 변화 및 영향성을 확인하고자 한다. 이를 통해 궁극적으로 헬리콥터 초기 설계의 효율성을 제고하고 개선하고자 한다.
  • 헬기의 중량을 구성하는 많은 구성품들이 있지만 본 논문에서는 헬기 중량에 많은 영향을 주는 주요 구성품인 주 기어박스, 엔진 및 동체 각각의 중량계수 영향성에 대해 추가적으로 고찰하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
헬리콥터 공허중량 중 가장 큰 비율을 차지하고 있는 서브시스템 그룹은 무엇인가? 헬리콥터 공허중량 중 가장 큰 비율을 차지하고 있는 서브시스템 그룹은 추진그룹(엔진그룹)이며, 약 30% 이상의 중량 비율을 차지한다. 참고문헌 [1]에서는 엔진, 엔진장착파트, 엔진장착 증가분 등으로 구분하여 중량 추정식을 정립하였으며, 본 연구에서는 엔진 자체 중량 추정식의 중량계수 변화에 대한 엔진 중량 변화량만을 확인하였다.
동체의 중량은 헬리콥터 총 공허중량에서 얼마의 지분을 가지고 있는가? 헬리콥터 전체를 이루고 있는 카울을 포함한 동체의 중량은 헬리콥터 총 공허중량의 약 20% 내외를 차지하고 있다. 동체 중량계수 0.
주로터 회전면 하중와 함께 헬리콥터 설계 시 고려되는 중요 인자는 무엇이 있는가? 주로터 회전면 하중은 총중량을 회전면의 면적으로 나눈 값[3]으로 로터의 크기, 로터에 가해지는 동력의 영향성 및 헬리콥터의 전반적인 성능을 말해주는 지표로 설계 시 첫 번째로 고려되는 매우 중요한 요소이다. 이와 함께 소음과 진동, 항력, 중량 등에 영향을 주는 블레이드 개수와 로터의 크기, 동력, 하중 등에 직접적으로 영향을 주는 블레이드 종횡비는 주요 설계 인자이며[5] 설계 결과를 결정짓는 주요 매개변수로 여겨진다[6].
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참고문헌 (7)

  1. Seung Bum Kim, Jong Soo Choi "A Study on Establishment of the Helicopter Initial Design Model Using the Modified Weight Estimation Equations" Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, Vol. 43, No. 3, 2015, pp. 213-223 

  2. Changjeon Hwang, "Investigation on the Sensitivity of a Helicopter Sizing Code", KSAS Fall Conference, 2007, pp. 620-623 

  3. Changjeon Hwang, Seungbum Kim, "Analysis and Trend Curve Derivation of Major Design Parameters of Unmanned and Manned Rotorcrafts", Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, Vol. 34, No. 2, 2006, pp. 26-35 

  4. J. H. Sa, "Helicopter Preliminary Design Using Tishchenko's Design Methodology", KSAS Fall Conference, 2007, pp. 160-164 

  5. Seung Bum Kim, Jong Soo Choi, "A Parameter Study for the Initial Design of Helicopter", KSME Fall Conference, 2014 

  6. R. W. Prouty, "Helicopter Dynamics", PJS Publication Inc., 1985 

  7. C. Y. Jun, "Multivariate and Sesitivity Analysis for Variables Affecting Import/export Container Cargoes", Journal of the KMI, 2007, pp. 21-44 

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