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입자완화 유체동역학 기법을 이용한 레이돔 조류충돌해석
Bird Strike Analysis of Radome Using Smoothed Particle Hydrodynamics Technique 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.20 no.6, 2017년, pp.743 - 751  

윤강식 (충남대학교 기계공학과) ,  김영진 (충남대학교 기계공학과) ,  김문수 (충남대학교 기계공학과) ,  김지현 (충남대학교 기계공학과) ,  김태형 (충남대학교 기계공학과) ,  윤시영 (한화시스템(주) 전자광학 PGM 연구소) ,  박성균 (한화시스템(주) 전자전연구센터) ,  서원구 (한화시스템(주) 전자전연구센터) ,  오동호 (충남대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

To evaluate the structural integrity of the helicopter radome, we performed bird strike analysis using SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) technique. Since the SPH method is a meshfree method, there is no phenomenon such as mesh tangling and it is suitable to predict the dispersion behavior of deb...

주제어

#조류 충돌   #입자완화 유체동역학   #파편   #레이돔  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 유한요소해석을 사용하여 개발 중인 소형무장헬기 LAH(Light Armed Helicopter)에 장착된 RWR의 레이돔에 조류가 충돌했을 시 레이돔의 변형,볼트의 분산방향 및 파괴여부, 조류모델의 분산거동을 확인하고, 그 결과를 토대로 조류충돌로 인한 피해를 예측하고자 한다. 이에 보다 정확한 조류충돌해석을 위해 조류모델을 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 기법으로 모델링하여 해석을 수행하였다.

가설 설정

  • 1과 같이 RWR이 헬기와 45°대각으로 설치되어있고 조류와 정면으로 충돌할 경우, RWR을 감싸고 있는 레이돔은 조류와 대각충돌을 하게 된다. 따라서 조류충돌해석은 45°대각 충돌해석과 더 많은 충격이 발생할거라 예상하는 90°정면충돌을 가정하여 Fig. 6의(a), (b)와 같이 해석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
조류충돌로 인한 항공기 사고 현황은 어떠한가? 헬기 주요장치의 구조건전성 입증은 헬기의 안전 및 조종사의 생명과 직결되기 때문에 꼭 필요한 점검항목이다. 또한, 조류충돌로 인한 항공기 사고는 1990년부터 2004년까지 59,000건에 달하며[2], 이 사고 수치는 실제 조류충돌사고의 약 20 %에 정도라고 추측되고 있을 정도로 조류충돌은 간과해서는 안 될 문제이다. 조류충돌현상은 주로 시험을 통해서만 안정성 평가가 이루어져 왔다.
조류충돌은 무엇인가? 항공기가 비행 중 또는 이착륙 시 조류와 부딪히는 현상을 조류충돌(bird strike)이라 한다. 조류충돌은 조류가 빠른 항공기를 인지하지 못하여 피하지 못하고,항공기는 조류의 충돌을 피하기 위한 빠른 기동을 하지 못하기 때문에 발생하게 된다.
조류충돌이 항공기에 줄 수 있는 피해는 어느 정도인가? 조류충돌은 상황에 따라서 항공기에 상당한 피해를 준다. 정지된 항공기와 조류가 충돌 시에는 별문제가 되지 않지만, 비행 중 또는 이착륙 중인 고속의 항공기와 조류가 충돌하면 항공기에는 역학상 많은 충격이 가해진다. 예를 들면 1.8 kg의 조류가 시속 250 kts(128.6 m/s)로 날고 있는 항공기에 부딪히면 약 17톤의 힘이 가해지는 것과 같다[1]. 이 정도의 충격이면 부딪히는 위치에 따라서 기체가 파괴되거나 찌그러지고 조종사의 생명이 위험할 수도 있다. 
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참고문헌 (16)

  1. G. J. Lee, Y. S. Kim, H. H. Han and D. W. Shin, "Study on Prevention of Bird-Strike of Aircraft," Korea National Transportation Corporation, pp. 17-18, 2008. 12. 

  2. S. E. Wright, and A. D. Richard, "Percentage of Wildlife Strikes Reported and Species Identified under a Voluntary Reporting System," In 2005 Bird Strike Committee-USA/Canada 7th Annual Meeting, Vancouver, BC, p. 11. 2005. 

  3. R. E. McCarty and P. Landry, "Analytic Assessment of Bird Impact Resistant T-46A Aircraft Windshield System Designs Using MAGNA," In Proceedings of the 15th Conference on Aerospace Transparent Materials and Enclosures. Monterey, CA, pp. 1379-1424, 1989. 

  4. Y. N. Shmotin, P. V. Chupin, D. V. Gabov, A. A. Ryabov, V. I. Romanov, S. S. Kukanov, and NPO SATURN, "Bird Strike Analysis of Aircraft Engine Fan," In Proceedings of the 7th European LS-DYNA Users Conference, Salzburg, Austria, May $14{\bar{A}}19$ , LSTC, Livermore, CA. 2009. 

  5. V. K. Goyal, C. A. Huertas, T. R. Leutwiler, and Jose R. Borrero, "Robust Bird-Strike Modeling based on SPH Formulation Using LS-DYNA," AIAA Paper 1878, 2006. 

  6. J. Barber and J. S. Wilbeck, "Bird Impact Loading," The Shock and Vibration Bulletin 48, No. Part 2, pp. 115-122, 1978. 

  7. J. S. Wilbeck and J. L. Rand, "The Development of a Substitute Bird Model," Journal of Engineering for Power 103, No. 4, pp. 725-730, 1981. 

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  8. S. Heimbs, "Computational Methods for Bird Strike Simulations: A Review," Computers & Structures 89, No. 23, pp. 2093-2112, 2011. 

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  9. L. S. Nizampatnam, "Models and Methods for Bird Strike Load Predictions," PhD diss., Wichita State University, 2007. 

  10. G.-R. Liu, M. B. Liu, "Smoothed Particle Hydrodynamics: A Meshfree Particle Method," World Scientific, 2003. 

  11. M. A. McCarthy, J. R. Xiao, C. T. McCarthy, A. Kamoulakos, J. Ramos, J. P. Gallard, and V. Melito, "Modelling of Bird Strike on an Aircraft Wing Leading Edge Made from Fibre Metal Laminates-Part 2: Modelling of Impact with SPH Bird Model," Applied Composite Materials 11, No. 5, pp. 317-340, 2004. 

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  12. A. F. Johnson and M. Holzapfel, "Modelling Soft Body Impact on Composite Structures," Composite Structures 61, No. 1, pp. 103-113, 2003. 

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  13. https://www.plascore.com/download/datasheets/honeycomb_data_sheets/Plascore_PN2.pdf 

  14. http://course1.winona.edu/kdennehy/ENGR390/Topics/handlayup/jps_product_manual.pdf 

  15. https://www.tencatecomposites.com/media/57c4813d-ce39-4b11-a5f4-11c3aaeeeef4/OAo63A/TenCate%20Advanced%20Composites/Documents/Product%20datasheets/Thermoset/UD%20tapes%20and%20prepregs/EX-1515_Cyanate-Ester_PDS.pdf 

  16. https://www.pccomposites.com/wp-content/uploads/2015/07/PCA250-03H_TDS.pdf 

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