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유무인 겸용 개인항공기(OPPAV) 개념설계를 위한 구조물 사이징
Structural Sizing for Optionally Piloted PAV Preliminary Design 원문보기

한국항공운항학회지 = Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics, v.28 no.1, 2020년, pp.83 - 89  

김성준 (한국항공우주연구원 항공기술연구부) ,  이승규 (한국항공우주연구원 항공기술연구부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Personal air vehicle (PAV) is considered by aviation engineers as a solution to provide fast urban mobility. The purpose of designing a optionally piloted PAV (OPPAV) is to provide an individual air vehicle. The airframe structure is designed with high strength carbon fiber composite to reduce the a...

주제어

#유무인 겸용   #개인항공기   #하중   #사이징   #복합재료  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 OPPAV 개념설계 단계에서 사용하기 위한 구조설계 사이징 방법을 개발하여 초기설계단계에서 구조물의 강도평가에 사용하고자 한다. 개발되는 OPPAV는 도심 지역에서 운용되어야 하므로 높은 수준의 신뢰도가 요구된다.
  • 개념설계 단계에서는 이러한 해석 모델이준비되지 않으므로 구조물의 설계를 진행하기 위해서는간단한 해석방법을 개발하여 적용하여야 한다. 본 논문에서는 개념설계 단계에서 적용할 수 있는 하중 및 구조해석 방법을 개발하고, OPPAV 설계에 적용하였다.
  • 본 논문에서는 유무인 겸용 개인 항공기의 개념설계단계에서 구조물의 사이징에 적용할 수 있는 해석 절차를 수립하였다. 수치해석 모델이 준비되지 않은 초기설계 단계에서 설계 하중을 규정에 의거하여 생성하고, 구조물의 사이징을 위한 해석적인 방법을 개발하였다.

가설 설정

  • - 날개의 스파(spar)가 모든 수직하중을 감당한다.
  • 아래의 그림에서 q는 공기력에서 날개의 관성하중을 뺀 후의 하중이고, P는 프로펠러 및 모터 등의 관성하중이다. 날개의 공기력은 스팬(Span) 방향으로 균일하다고 가정하였다. Fig.
  • 10은 돌풍하중에 의한 수직 꼬리날개의 전단하중과 굽힘 모멘트 선도이다. 수직 꼬리날개도 균일분포의 하중을 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
OPPAV란 무엇인가 세계적으로 증가하는 상업용 항공기의 요구와는 별도로 새로운 유형의 항공 운송수단이 요구되고 있고, 많은 기업들이 개발을 진행하고 있으며, 연구기관에서도 유무인 겸용 분산전기추진 방식의 수직이착륙과 고속 비행이 가능한 개인용 항공기 개발을 수행 중이다. 현재 개발되고 있는 OPPAV(Optionally Piloted PersonalAir Vehicle)는 무인기와 같이 외부 조종사가 조종하거나 자동/자율 비행이 가능하고, 유인기와 같이 탑승조종사가 직접 조종할 수도 있는 유무인 겸용 PAV이다. Fig.
항공기 하중해석을 위해 필요한 것은 무엇인가 항공기 하중해석을 위해서는 공기력, 중량 및 강성모델이 필요하다. 개념설계 단계에서는 하중해석 모델이 준비되지 않으므로 간단한 방법을 이용하여 설계하중을 구하여야 한다.
본 논문에서 OPPAV의 개념설계 단계에서 무엇을 개발하였나 OPPAV의 구조설계 요구조건은 고정익 및 회전익 유인항공기 규정을 분석하여 설계기준을 개발하고 있다. 또한 개념설계 단계에서구조물의 사이징을 위해 필요한 설계 하중, 강도 및 강성 해석 및 복합재료 설계 허용치의 적용 방안을 개발하고, 구조물의 설계를 진행하였다. OPPAV는 기존의소형항공기 및 자동사 시장에 대한 대체 및 Air-Taxi등의 신개념 서비스 시장에 활용 가능하므로 많은 경제적 파급력이 예상된다.
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참고문헌 (5)

  1. FAR Part 23, Airworthiness Standards: normal, utility, acrobatic and commuter. 

  2. Kim, S. J., Lee, S., Kim, S. C., Kim, U., and Kim, S., "Structural design and analysis for high altitude long endurance UAV", 22(3), 2014, The Korean Society for Aviation and Aeronautics, pp. 68-73. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. AC 20-107A, Composite Aircraft Structure, 1984. 

  4. Wensheng, Z., Zhouwei, F., and Xiongqing, Y., "Structural mass prediction in conceptual design of blended-wing-body aircraft", Chinese Journal of Aeronautics, 32(11), 2019, pp. 2455-2465. 

    상세보기 crossref

  5. Ajaj, R. M., Smith, D., and Lsikveren, A. T., "Conceptual wing-box weight estimation model for transport aircraft", Aeronautical Journal, 177(1191), 2013, pp. 533-551. 

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