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한국전산유체공학회지 = Journal of computational fluids engineering, v.20 no.2 = no.69, 2015년, pp.23 - 36
손찬규 (서울대학교 항공우주신기술연구소) , 오세종 (부산대학교 항공우주공학과) , 이관중 (서울대학교 기계항공공학부)
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| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 항공기 착빙이란? | 항공기 착빙(ice accretion)이란 과냉각 상태의 수증기가 항공기 표면에 충돌한 후 얼어붙는 현상을 말한다. 날개 앞전이나 엔진 입구에 얼음이 형성되면 항공기 성능이 급격히 저하 되는 것을 물론 운항 안전성에 심각한 저해요인이 되기 때문에, 개발된 항공기가 감항인증을 받기 위해서 Federal Aviation Regulations(FAR)의 Part 25, 29에서 제시된 착빙 환경에서 안전한 비행이 가능하다는 것을 보여야 한다[1]. | |
| 항공기 착빙이 위험한 이유는 무엇인가? | 항공기 착빙(ice accretion)이란 과냉각 상태의 수증기가 항공기 표면에 충돌한 후 얼어붙는 현상을 말한다. 날개 앞전이나 엔진 입구에 얼음이 형성되면 항공기 성능이 급격히 저하 되는 것을 물론 운항 안전성에 심각한 저해요인이 되기 때문에, 개발된 항공기가 감항인증을 받기 위해서 Federal Aviation Regulations(FAR)의 Part 25, 29에서 제시된 착빙 환경에서 안전한 비행이 가능하다는 것을 보여야 한다[1]. 항공기 제조사는 규정된 착빙 환경에서 비행시험이나 풍동시험을 통해서 운항 안전성을 입증할 필요가 있으나, 외기조건의 통제가 어렵고, 모델 크기에 따른 상사성 문제, 막대한 시험 비용 등 현실적인 어려움 때문에 최근에는 수치 해석적 기법을 이용 하여 착빙 형상을 예측하고, 공기역학적 성능을 분석하여 항공기의 비행 성능과 안전성을 분석하는 연구가 활발히 진행 되고 있다. | |
| 1세대 착빙 형상 해석 기법이 가지고 있는 한계점은? | 1세대 착빙 형상 해석 기법은 몇 가지 근본적인 한계를 갖고 있다. 첫째, 일반적인 3차원 문제로의 확장이 어렵다. 엔진 흡입구와 같은 축대칭 형상이나, 세장비가 긴 날개 또는 블레이드 등에 깃 요소이론(Blade Element Method)을 적용하여 해석을 수행하기 때문에 날개 끝과 같이 3차원 효과가 크게 나타나는 부분에서는 정확한 착빙 형상 예측이 어렵다. 열역학 모델 역시 1세대 해석자는 날개 스팬 방향으로 발생하는 runback water의 양을 결정할 수 없는 한계를 갖고 있다. 둘째, 경계층 이론을 포함하고는 있지만, 기본적으로 비점성 유동해석을 기반으로 하고 있기 때문에 대박리를 동반하는 유동 문제의 공기역학적 성능 해석에 근본적인 한계가 있다. 셋째, 1세대 기법에서 사용되는 라그랑지안 기반의 액적궤적 계산 기법으로는 액적이 존재하지 않는 후류의 음영 영역에서는 정확한 액적의 질량을 예측할 수 없다. 따라서 받음각이 크거나 캠버가 있는 익형의 뒷전에서 발생하는 착빙 현상을 모사할 수 없는 문제가 있다. |
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