선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 그 과정의 일환으로 화물투하 낙하산을 전투실험 과제로 선정·수행하였다. 본 시험의 목적은 낙하산축소 모델을 이용한 공력 특성과 낙하산 전개 시 최대전개력을 파악함으로써 화물투하 안전성을 검증하여 실제 비행시험 환경 이전에 데이터를 제공하는 것이다. 고안된 모델별로 유속 변화에 대해 정적 상태에서 항력계수를 측정하였으며, 낙하산 종류별 안전성과완전전개(fully opened) 시 최대전개력을 확인하였다.
- 5는최대전개력 측정 시험결과를 나타낸다. 최대전개력 시험은 유속 70 m/s에서 수행하였으며, 낙하산이 완전히전개되면서 최대로 작용하는 하중을 확인함에 그 목적이 있다. 따라서 캐노피가 완전하게 전개되기 이전까지는 벽면 봉쇄 비율이 미미하기 때문에 최대전개력 시험에서는 벽면효과보정(wall correction)은 고려하지 않았다.
제안 방법
- 자료 측정을위한 장치로는 로드셀, 계측장치, 지지대 1 Set, 케이블, 후방지지대, 낙하산 사출장치 및 전개 되는 형상을 촬영하기 위한 초고속 카메라 등으로 구성하였다. 낙하산 모델에 작용하는 공력은 로드셀을 이용하여 측정하였으며, 측정된 자료는 자료획득 장치를 통해 컴퓨터에 저장되도록 구성하였다. 최대 전개력 및 항력측정용 1축 로드셀의 최대용량은 2,000 kg로 1.
- 1 kHz Data Acquisition 과정에서는4 Hz 저주파 필터를 이용하였다. 낙하산 전개과정은DANTEC MK III 고속비디오 카메라(High speed video camera)를 이용하여 초당 500 프레임으로 촬영하였고MotionPro 프로그램을 이용하여 변환하였다. 낙하산을고정하고 계측하기 위하여 캐노피 전방에 설치하는 로드셀 연결봉(직경 5 cm) 및 반구형 원통형 보관 장치 직경의 크기와 캐노피까지의 거리의 비가 9배(거리/직경) 이하의 거리에서는 5 ~ 10 % 가량의 항력손실이 발생하고, 9배 이상의 거리에 위치하면 5 % 이하의 항력손실이 발생된다고 알려져 있다.
- 본 연구에서는 주요 측정값인 항력계수 CD와 항력D, 그리고 동압 q에 대하여 불확도 분석을 하였으며95 % 신뢰구간에 대하여 확장불확도를 구하였다. 그결과는 Table 2와 같다.
- 전투실험의 일환으로 한국형 저비용 저고도 공중보급체계의 전술개발 관련 핵심 구성품인 화물용 낙하산의 풍동시험을 수행하였다. 중·대형 화물용과 경량급 낙하산 모델을 저속(Low)과 고속(High) 낙하모델을투하 형태별로 제작하고, 낙하산용 시험치구를 설치제작하여 개산 특성 확인하였다.
- 중·대형 화물용과 경량급 낙하산 모델을 저속(Low)과 고속(High) 낙하모델을투하 형태별로 제작하고, 낙하산용 시험치구를 설치제작하여 개산 특성 확인하였다.
- 투하 안전성 시험을 위하여 항력측정용 장치와 최대 전개력 시험 장치를 각각 제작하였다. 낙하산 사출과 전개를 위한 실험에서는 일반적으로 고정형 지지대 또는 와이어를 이용한다.
- 본 시험에서는 와이어 형태 지지대를 이용하였다. 항력측정용 시험 치구는 측정부 내 측면 벽면에 직경 6 mm 금속와이어를 십자형으로 10 cm 간격으로 두 개의 줄을 설치하고, 교차하는 중간지점에 로드셀 연결봉과 낙하산 연결 장치를 설치하였다. 정적 성능 시험을 위하여 시험부 후방에는 낙하산 흔들림 방지를 위한 지지대를 설치하였다.
대상 데이터
- 최대 전개력 시험장치도 두 개의 금속 와이어를사용하였으며, 두 줄 사이 간격은 70 cm로 하였다. 낙하산 보관 장치는 와이어 중앙부 교차 지점에 직경 10 cm, 길이 100 cm의 반구 원통형 보관 장치를 제작하여 설치하였다. 낙하산은 접혀있는 상태에서 외부와 연결된 트리거 신호에 의하여 전개될 수 있도록 하였다.
- 본 시험에 사용된 공군사관학교 중형 아음속 풍동은 공력 측정을 위해 모델을 설치하는 시험부의 크기가 가로 3.5 m × 높이 2.45 m × 길이 8.7 m이다.
- 본 시험에 사용된 낙하산 캐노피 재질은 PE(Polyethylene) PP(Polypropylene)계열의 합성재료를 이용하였다.
- 낙하산 사출과 전개를 위한 실험에서는 일반적으로 고정형 지지대 또는 와이어를 이용한다. 본 시험에서는 와이어 형태 지지대를 이용하였다. 항력측정용 시험 치구는 측정부 내 측면 벽면에 직경 6 mm 금속와이어를 십자형으로 10 cm 간격으로 두 개의 줄을 설치하고, 교차하는 중간지점에 로드셀 연결봉과 낙하산 연결 장치를 설치하였다.
- 본 시험에 사용된 낙하산 캐노피 재질은 PE(Polyethylene) PP(Polypropylene)계열의 합성재료를 이용하였다. 실험 모델의 구분은 501 ~ 2,200 lbs의 중대형 화물 하중을 지탱할 수 있는Container Delivery System(CDS)와 500 lbs 이하 경량급화물 투하용 Bundle(BDL)이다.
- 원통형 보관 장치 내부에는 항력 측정용 로드셀과낙하산 연결고리, 시험용 낙하산을 삽입하였으며, 낙하산 끝단에는 사출용 당김줄이 시험부 외부에서 신호를 보낼 수 있게 사출장치와 연결하였다. 자료 측정을위한 장치로는 로드셀, 계측장치, 지지대 1 Set, 케이블, 후방지지대, 낙하산 사출장치 및 전개 되는 형상을 촬영하기 위한 초고속 카메라 등으로 구성하였다. 낙하산 모델에 작용하는 공력은 로드셀을 이용하여 측정하였으며, 측정된 자료는 자료획득 장치를 통해 컴퓨터에 저장되도록 구성하였다.
- 정적 성능 시험을 위하여 시험부 후방에는 낙하산 흔들림 방지를 위한 지지대를 설치하였다. 최대 전개력 시험장치도 두 개의 금속 와이어를사용하였으며, 두 줄 사이 간격은 70 cm로 하였다. 낙하산 보관 장치는 와이어 중앙부 교차 지점에 직경 10 cm, 길이 100 cm의 반구 원통형 보관 장치를 제작하여 설치하였다.
- 풍동실험용 낙하산 모델은 풍동 시험부 단면적과 풍동실험 가능 유속(72 m/s 이하)을 고려하여 낙하산개산 시 투영 단면적이 1.131 m2(풍동 blockage 13.2 %)가 되도록 제작하였다. 본 시험에 사용된 낙하산 캐노피 재질은 PE(Polyethylene) PP(Polypropylene)계열의 합성재료를 이용하였다.
이론/모형
- 15 %이다. 캐노피 최대전개력 측정을 위한 계측장치는National Instrument사의 PXI 1050 시스템을 사용하였다. 아날로그/디지탈 신호변환 장치는 PXI-6251이며분해능 16 bit이다.
성능/효과
- 본 시험에서 얻은 낙하산 모델별 항력계수와 최대전개력은 설계 목표에 도달하는 결과를 확인할 수 있었다.
- 본 시험의 목적은 낙하산축소 모델을 이용한 공력 특성과 낙하산 전개 시 최대전개력을 파악함으로써 화물투하 안전성을 검증하여 실제 비행시험 환경 이전에 데이터를 제공하는 것이다. 고안된 모델별로 유속 변화에 대해 정적 상태에서 항력계수를 측정하였으며, 낙하산 종류별 안전성과완전전개(fully opened) 시 최대전개력을 확인하였다. 본 시험에서 얻은 낙하산 모델별 항력계수와 최대전개력은 설계 목표에 도달하는 결과를 확인할 수 있었다.
- 그러나, 두 종류 모두 산줄이 당겨지는 순간부터 완전한 팽창에 도달하기 까지 불균형한 힘과 모멘트에 의하여 앞·뒤로 캐노피가 출렁거림과 불규칙한 팽창 현상을 확인 할 수 있었다.
- 또한 공중 화물투하작전 시 요구되는 낙하산 성능 한계 이내로 들어와 운용성능을 충족하는 결과를 확인할 수 있었다.
- 레이놀즈수 영역이 유사한 1 × 106 영역에서는 참고문헌 [6]의 십자형 낙하산과 유사한 항력계수 값을 보였으나, 참고문헌 [2]의 리본형낙하산 보다 낮은 항력계수 특성(약 32 %)을 확인할수 있었다.
- 매끈한 표면을 가지는 원통과 유사하게 항력계수 감소 이후에 다시 증가하는 현상을 확인 할 수 있었다.
- 풍동시험에서 불확도 값이란 측정으로부터 획득한 결과 값을 기준으로 참 값이 존재할 신뢰수준을 의미한다. 본 시험에서 분석된 불확도는 측정데이터의 표준편차로 추정되는 통계적 방법에서 얻은 A형과 교정특성, 장비 사양 등 계측장비의 특성에 따라 추정되는B형 불확도로 구분된다. 합성표준 불확도 경우 A형과 B형의 불확도 값을 RSS(Root Sum Squares) 방식으로합산을 하게 되며 식 (3)을 이용하여 구할 수 있다.
- 낙하산을고정하고 계측하기 위하여 캐노피 전방에 설치하는 로드셀 연결봉(직경 5 cm) 및 반구형 원통형 보관 장치 직경의 크기와 캐노피까지의 거리의 비가 9배(거리/직경) 이하의 거리에서는 5 ~ 10 % 가량의 항력손실이 발생하고, 9배 이상의 거리에 위치하면 5 % 이하의 항력손실이 발생된다고 알려져 있다. 본 시험에서 사용한 최대전개력 측정용 로드셀 연결봉의 직경은 5 cm로 전방체와 캐노피까지의 거리비가 16 ~ 30이며, 최대전개력 시험용 원형 보관장치 직경과 캐노피까지 거리비는 11 ~ 15였다. 또한 캐노피 직경과 전방지지대의 직경비율(캐노피 직경/전방지지대 직경)은16 ~ 32로 지지대에 대한 간섭은 본 시험에 반영하지않았다.
- 시험결과 정상상태에서 낙하산 모델별로 측정된 항력계수는 레이놀즈수 증가에 따라 점차 감소하는 경향을 보였다.
- 유속 10 m/s일 때 레이놀즈수는1.0 × 106이며 이때 각 낙하산 모델별 항력계수는 가장 큰 값을 보였으며, 레이놀즈수가 점차 증가함에 따라 완만하게 감소하는 경향을 확인할 수 있다.
- 저속 투하용인 CDS-Low와 BDL-Low 모델은 레이놀즈수 6 × 106 부근에서 항력계수가 최솟값을 보여주었고 이후에 다시 증가하는 현상을 보였다.
- 낙하산 캐노피 완전 전개 시 최대전개력과항력계수는 Table 3에서 보는 바와 같다. 최대 전개력과 항력계수는 저고도 저비용 공중보급 체계용 낙하산 상세 설계 범위를 만족하였다. 또한 공중 화물투하작전 시 요구되는 낙하산 성능 한계 이내로 들어와 운용성능을 충족하는 결과를 확인할 수 있었다.
- 최대전개력은 CDS-High 모델이 가장 큰 값을, CDS- Low 모델이 가장 작은 값을 보여주었다. Fig.
- 저속모델은 기공이 있는 고속모델과 달리 레이놀즈수 6×106 이후에 다시 항력계수 증가현상을 보였다. 화물투하안전성 검증 확인을 위한 최대전개력 시험은 공중보급용 낙하산 상세설계 범위를 만족함을 확인할 수 있었다. 본 시험의 결과는 한국형 저비용 저고도 공중보급체계의 규격화, 목록화시 유용한 데이터로 활용을기대할 수 있을 것이다.
후속연구
- 또한 추후 연구로는 실제 화물 투하 작전 시 이용하는 2개 이상의 다중 낙하산전개 특성에 대한 시험과, 실제 비행시험 등 추가적인연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 화물투하안전성 검증 확인을 위한 최대전개력 시험은 공중보급용 낙하산 상세설계 범위를 만족함을 확인할 수 있었다. 본 시험의 결과는 한국형 저비용 저고도 공중보급체계의 규격화, 목록화시 유용한 데이터로 활용을기대할 수 있을 것이다. 또한 추후 연구로는 실제 화물 투하 작전 시 이용하는 2개 이상의 다중 낙하산전개 특성에 대한 시험과, 실제 비행시험 등 추가적인연구가 필요할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.