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플래퍼론이 전개된 플라잉윙 형상의 공력 특성에 대한 전산유동해석
Computational Fluid Dynamics of the aerodynamic characteristics for Flying Wing configuration with Flaperon 원문보기

항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering, v.13 no.5, 2019년, pp.32 - 38  

고아림 (항공안전기술원 드론안전본부 경량인증팀) ,  장경식 (울산대학교 기계공학부) ,  박창환 (한서대학교 항공기계학과) ,  신동진 (한서대학교 항공기계학과)

초록
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높은 후퇴각을 갖는 둥근 앞전 날개 형상은 앞전 와류에 의해 복잡한 유동 현상이 나타난다. 불안정한 방향 안정성을 갖는 무미익 플라잉윙의 제어를 위해서 플래퍼론이 사용된다. 본 연구에서는 플래퍼론이 전개된 비세장형, 둥근 앞전의 플라잉윙 형상의 전산해석을 수행하였으며 옆미끄럼각 및 플래퍼론에 대한 영향을 분석하였다. 공력계수 분석을 통해 양력과 항력계수에 대한 옆미끄럼각의 영향은 적으며 측력 및 모멘트 계수는 옆미끄럼각의 영향을 크게 받음을 알 수 있었다. 정적 안정성 분석을 통해 플래퍼론이 전개된 플라잉윙의 가로안정성과 방향안정성이 좋아졌음을 확인하였다. 또한 압력계수분포, 표면 마찰선의 관찰을 통해 앞전 와류 구조 및 거동을 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The flying wing configuration with high sweep angles and rounded leading edge represent a complex flow of structures by the leading edge vortex. For control of the tailless flying wing configuration with unstable directional stability, flaperon is used. In this study, we conducted numerical simulati...

주제어

#플라잉윙   #삼각날개   #플래퍼론   #앞전와류   #정적 안정성  

표/그림 (11)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 플라잉윙 형상 비행체의 전산해석을 수행하여 플래퍼론이 전개된 경우 공력 특성 분석에 대한 연구를 수행하고자 한다. 옆미끄럼각이 0°일 때플래퍼론이 전개되지 않은 형상에 대해 심호준 등[6] 의 풍동 실험 결과와 본 연구에서 수행한 전산해석 결과가 일치하는지 비교분석하였으며 압력계수분포 (pressure coefficient contour) 및 표면마찰선(skin friction line) 등을 통해 옆미끄럼각과 플래퍼론에 의한 앞전 와류의 거동을 살펴보았다.
  • 본 연구에서는 플래퍼론의 전개 각도 한 경우에 대한 연구를 진행하였지만, 추후 다양한 플래퍼론의 각도에 대해 공력계수와 유동장 분석에 대한 연구를 진행하고자 한다.
  • 본 연구에서는 플래퍼론이 전개된 비세장형, 둥근 앞전을 가진 플라잉윙 형상에 대하여 전산해석을 수행하였다. 공력 계수와 압력계수, 표면마찰계수 분포를 통해 받음각, 옆미끄럼각, 플래퍼론에 의한 영향을 살펴보았다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
플래퍼론의 용도는? 높은 후퇴각을 갖는 둥근 앞전 날개 형상은 앞전 와류에 의해 복잡한 유동 현상이 나타난다. 불안정한 방향 안정성을 갖는 무미익 플라잉윙의 제어를 위해서 플래퍼론이 사용된다. 본 연구에서는 플래퍼론이 전개된 비세장형, 둥근 앞전의 플라잉윙 형상의 전산해석을 수행하였으며 옆미끄럼각 및 플래퍼론에 대한 영향을 분석하였다.
플래퍼론에 의한 트림 상태는 언제 나타나는가? 공력계수 분석을 통해 ‘No-Flap’, ‘Flap’의 양력과 항력계수는 비슷한 경향을 가지며 측력과 모멘트 계수는 전혀 다른 경향을 나타냄을 확인하였다. 요잉 모멘트 계수, 압력 계수 분포, 표면 마찰 계수 분포를 통해 옆미끄럼각 20°, 받음각 14°일 때 양 날개의 항력 균형과 앞전 와류의 영향으로 플래퍼론에 의한 트림 상태임을 확인할 수 있었다. 플래퍼론에 의해 앞전와류의 붕괴가 빠르게 일어났으며 이로 인해 피칭모멘트가 크게 증가함을 확인하였다.
피칭모멘트의 증가 원인은 받음각에 따라 어떻게 달라기는가? 피칭모멘트의 증가 원인을 저받음각과 고받음각으로 나누어 분석하였다. 저받음각에서는 왼쪽 플래퍼론의 높은 압력을 볼 수 있으며 이로 인해 음의 방향 양력이 작용하며 피칭 모멘트의 증가가 일어났다고 판단된 다. 고 받음각에서는 플래퍼론에 의해 와류 붕괴가 빠르게 일어나 모멘트 측정 지점 뒤의 흡입 압력 영역이 줄어든 것이 피칭모멘트 증가의 원인이라고 볼 수 있다.
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참고문헌 (8)

  1. Y. Jo, K. Chang, D. Sheen, S. Park, "CFD Analysis of Aerodynamic Characteristics of a BWB UCAV configuration with Transition effect," Journal of the Korean society for aeronautical and space sciences, vol. 42, no. 7, pp. 535-543, 2014 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. J. D. Anderson, FUNDAMENTALS OF AERODYNAMICS", 5th Ed, pp. 464-475, 2011. 

  3. P. B. Earnshaw and J. A. Lawford, "Low-speed wind-tunnel experiments on a series of sharp-edge delta wings", ARC Reports and Memoranda No. 3424, 1964. 

  4. I. Gursul, R. Gordnier and M. Visbal, "Unsteady aerodynamics of nonslender delta wings", Progress in Aerospace Sciences, vol. 41, pp. 515-557, 2005. 

    상세보기 crossref

  5. H. Shim, S. Park and S. Oh, "An Experiment Study on Sideslip Angle Effect of Lambda Wing Configuration", The Korean Society for Aeronautical and Space Sicences, vol. 43, pp. 224-231, 2015. 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. H. Shim and S. Park, "Passive control of pitch-break of a BWB UCAV model using vortex generator," Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 29, no.3, pp. 1103-1109, 2015. 

    상세보기 crossref

  7. Joe Coppin, "Aerodynamics, Stability and Shape Optimisation of Unmanned Combat Air Vehicles," University of Sheffield, Department of Mechanical Engineering, 2014 

  8. Sanghyun Park, Kyoungsik Chang, Dong-Jin Sheen and Ho-Joon Shim, "CFD of Blended Wing Body UCAV with Vortex Generator", Proc. of KSAS fall Conference 2015, Jeju, Korea, pp. 1183-1186, Nov. 2015 

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