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논문 상세정보

단일 휘트스톤 브리지 플렉셔를 이용한 풍동시험에서의 힌지모멘트 측정 연구

The Study of Hinge Moment Measurement in Wind Tunnel Test Using Single Wheatstone Bridge Flexure

Abstract

In this study, a method using single Wheatstone bridge flexure has been presented to measure hinge moment acting on control surfaces of wind tunnel models. The structural simplicity of the flexure reduces difficulty regarding gauging and wire-routing, and also makes it feasible to install flexures even inside thin wings. Some flexures were designed and fabricated under typical aerodynamic loads in wind tunnel test, and the strains on the flexure according to applied loads were compared with the result of the analysis by finite element method. The relation between applied loads and output signals showed good linearity, and the standard deviation on the residual errors from linear equation obtained by least square method was within 1.0 % of the maximum design moments. In addition, the FEM analysis on the thickness of load-connecting part of the flexure showed that the sensitivity was improved as the thickness became thin as much as desired to avoid buckling.

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비행체
비행체는 어떻게 자세를 제어하는가
날개에 장착된 구동기나 센서 등의 장치를 활용하여 조종면의 각도를 변화시켜 자세를 제어

비행체는 날개에 장착된 구동기나 센서 등의 장치를 활용하여 조종면의 각도를 변화시켜 자세를 제어 한다.

힌지모멘트
기존 힌지모멘트 측정 풍동시험에서 주로 사용되어온 방법은 무엇인가
스트레인 게이지를 부착한 측정 플렉셔를 날개의 내부에 외팔보의 형태로 장착하고, 그 반대쪽 끝단에 조종면을 부착 하는 방식

기존에 힌지모멘트 측정 풍동시험에서 주로 사용되어온 방법은 Fig. 1에서 보인 바와 같이, 스트레인 게이지를 부착한 측정 플렉셔를 날개의 내부에 외팔보의 형태로 장착하고, 그 반대쪽 끝단에 조종면을 부착 하는 방식이다.

비행체
비행체의 활공 및 기동 시에 조종면에 작용하는 힌지모멘트의 크기를 정확히 예측하고 검증하는 것이 중요한 이유는 무엇인가
조종면 구동장치의 조종성능과 선정에 가장 큰 영향을 미치는 요소 중 하나는 조종면에 작용하는 힌지 모멘트이다. 조종면을 작동시키는데 필요한 힌지모멘트가 클수록 구동장치의 크기가 증가하고, 구동장치 설치공간, 무게 증가에 따른 공력성능의 저하 등의 문제가 발생한다

조종면 구동장치의 조종성능과 선정에 가장 큰 영향을 미치는 요소 중 하나는 조종면에 작용하는 힌지 모멘트이다. 조종면을 작동시키는데 필요한 힌지모멘트가 클수록 구동장치의 크기가 증가하고, 구동장치 설치공간, 무게 증가에 따른 공력성능의 저하 등의 문제가 발생한다. 따라서, 비행체의 활공 및 기동 시에 조종면에 작용하는 힌지모멘트의 크기를 정확히 예측 하고 검증하는 것은 매우 중요하다.

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참고문헌 (7)

  1. 1. J. Park and S. Jung, "The Study on Experimental Measurement Method of Hinge Moment Acting on Control Surface of Air Vehicle," Journal of the Korean Society for Aeronautical and Space Science, Vol. 40, No. 2, pp. 165-170, 2012. 
  2. 2. M. J. Grismer, D. W. Kinsey, and D. S. Grismer, "HINGE MOMENT PREDICTIONS USING CFD," AIAA 2000-4325, 18th AIAA Applied Aerodynamics Conference, 2000. 
  3. 3. R. C. Mcwherter, A. M. Jr. Hill, and J. G. McClure, "Wind Tunnel Model Design Handbook," Fludyne Co., 1975. 
  4. 4. J. Lee, S. Oh, Y. Lee and S. Kim, "Hinge Moment Measurements of Model Control Surface Using a Servo Motor," Journal of the Korean Society for Aeronautical and Space Science, No. 11, pp. 1037- 1040, 2013. 
  5. 5. J. Lee, C. Song, and S. Park, "Optimum Structual Design of a Triaxial Load Cell for Wind Tunnel Test," Journal of the Korean Society for Precision Engineering, Vol. 28, No. 2, pp. 226-232, 2011. 
  6. 6. Y. Moon, S. Lee, S. Ryu, and S. Choi, "The Silicon Type Load Cell with SUS630 Diaphragm," Journal of Sensor Science and Technology, Vol. 20, No. 3, pp. 213-218, 2011. 
  7. 7. ANSYS, http://www.ansys.com 

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