본 논문은 항공기 전기체 구조시험에서 6개 자유도를 구속하는 자세구속시스템에서 발생하는 반력들 분석에 대해 다루고 있다. 반력에는 시험의 모든 오차(제어오차와 기타시험오차)를 포함하고 있으므로 반력분석을 통한 시험오차를 평가하는 연구가 의미가 있고 이를 위해서는 우선 바른 반력산출이 우선되어야 하고 바른 반력산출이 본 연구의 초점이다. 본 연구에서 반력을 공칭반력(Rn)과 시험오차반력(Rce, Rerr)의 합으로 표시할 것을 제시하였고 초기상태(0%DLL)에서 이미 내포한 시험오차특성과 하중증분에 따라 발생하는 시험오차특성을 구분하기 위해 반력을 초기상태반력과 상대 반력으로 구분하여 분석하였다. 선미익기 전기체 구조시험 데이터를 활용하여 정량적 반력분석 결과 제어오차로 인한 반력(Rce)값은 전 하중레벨에서 크기변화가 크지 않으며, 합성력 크기가 82.8N 이내로 유지되었고, 이는 하중부가 전체널에 대한 제어오차(TMF)가 -30~40N 범위 내에서 큰 변화 없이 유지되기 때문이다. 상대반력분석을 통해 산출된 기타시험오차(Rerr_r)의 합성력 크기는 하중 증분에 따라 증대되며, 그 크기도 Rce_r보다는 매우 크게 증대됨(최대치808N)을 보여주었고 바른 상대반력 산출을 위해서는 시험체 변형을 고려해야 함을 각 성분별(X0, Y0, Z0) Rerr_r 분석을 통해 보였다. 시험체 변형을 고려한 반력산출은 시험체에 가해지는 힘들의 작용점 이동을 산출할 수 있는 시험체 변형특성식을 요구한다는 것을 보였다.
본 논문은 항공기 전기체 구조시험에서 6개 자유도를 구속하는 자세구속시스템에서 발생하는 반력들 분석에 대해 다루고 있다. 반력에는 시험의 모든 오차(제어오차와 기타시험오차)를 포함하고 있으므로 반력분석을 통한 시험오차를 평가하는 연구가 의미가 있고 이를 위해서는 우선 바른 반력산출이 우선되어야 하고 바른 반력산출이 본 연구의 초점이다. 본 연구에서 반력을 공칭반력(Rn)과 시험오차반력(Rce, Rerr)의 합으로 표시할 것을 제시하였고 초기상태(0%DLL)에서 이미 내포한 시험오차특성과 하중증분에 따라 발생하는 시험오차특성을 구분하기 위해 반력을 초기상태반력과 상대 반력으로 구분하여 분석하였다. 선미익기 전기체 구조시험 데이터를 활용하여 정량적 반력분석 결과 제어오차로 인한 반력(Rce)값은 전 하중레벨에서 크기변화가 크지 않으며, 합성력 크기가 82.8N 이내로 유지되었고, 이는 하중부가 전체널에 대한 제어오차(TMF)가 -30~40N 범위 내에서 큰 변화 없이 유지되기 때문이다. 상대반력분석을 통해 산출된 기타시험오차(Rerr_r)의 합성력 크기는 하중 증분에 따라 증대되며, 그 크기도 Rce_r보다는 매우 크게 증대됨(최대치808N)을 보여주었고 바른 상대반력 산출을 위해서는 시험체 변형을 고려해야 함을 각 성분별(X0, Y0, Z0) Rerr_r 분석을 통해 보였다. 시험체 변형을 고려한 반력산출은 시험체에 가해지는 힘들의 작용점 이동을 산출할 수 있는 시험체 변형특성식을 요구한다는 것을 보였다.
This study addresses analysis on reactions which are induced in restraint system for airframe full-scale static structural test. This system restraints 6 degrees of freedom of a test article. It is valuable to study evaluating test error through analysis on the reactions which include all errors in ...
This study addresses analysis on reactions which are induced in restraint system for airframe full-scale static structural test. This system restraints 6 degrees of freedom of a test article. It is valuable to study evaluating test error through analysis on the reactions which include all errors in a test. It is required to calculate fistly right reactions for the evaluation. This study focuses on calculation of the right reactions. The reaction is represented by sum of nominal reaction(Rn) and testing error reactions(Rce, Rerr) and is analyzed by two steps (inital vs relative reaction) in this study. It would evaluate intrinsic error at 0%DLL and error induced from applying test load, separately. Based on analysis using test data of a full-scale static test(canard type aircraft), resultant force of Rces and Rce_rs are distributed within 82.8N while resultant force of Rerr_rs shows to increase upto max. 808N as load level increment. Such well distribution of the Rce within the small range is caused from TMF values characteristics which are well distributed within -30N~40N. Additionally, it is shown through qualitative analysis on three components(X0, Y0, Z0) of the relative reaction(Rerr_r) that the reactions must be calculated with considering deformation of test article to calculate correctly reactions. This study shows also that equations characterizing deformation of components of test article are required to calculate the correct reactions, the equations must include information which will be used to calculate movement of all loading points.
This study addresses analysis on reactions which are induced in restraint system for airframe full-scale static structural test. This system restraints 6 degrees of freedom of a test article. It is valuable to study evaluating test error through analysis on the reactions which include all errors in a test. It is required to calculate fistly right reactions for the evaluation. This study focuses on calculation of the right reactions. The reaction is represented by sum of nominal reaction(Rn) and testing error reactions(Rce, Rerr) and is analyzed by two steps (inital vs relative reaction) in this study. It would evaluate intrinsic error at 0%DLL and error induced from applying test load, separately. Based on analysis using test data of a full-scale static test(canard type aircraft), resultant force of Rces and Rce_rs are distributed within 82.8N while resultant force of Rerr_rs shows to increase upto max. 808N as load level increment. Such well distribution of the Rce within the small range is caused from TMF values characteristics which are well distributed within -30N~40N. Additionally, it is shown through qualitative analysis on three components(X0, Y0, Z0) of the relative reaction(Rerr_r) that the reactions must be calculated with considering deformation of test article to calculate correctly reactions. This study shows also that equations characterizing deformation of components of test article are required to calculate the correct reactions, the equations must include information which will be used to calculate movement of all loading points.
본 연구에서는 신정우 등[5]이 소개한 선미익기 정적구조시험의 설계제한시험 이후 진행된 극한하중시험조건(U7)에서 획득한 시험데이터들을 이용하여 시험 하중 제어오차를 분석하고 자세구속시스템의 반력데이터를 분석하는 방법을 제시하고 분석 결과를 통하여 시험 오차 평가에 중요한 바른 반력산출 방법을 조사해 보고자 한다.
제안 방법
반력은 공칭반력(Rn), 시험오차반력들(Rce, Rerr)의 합으로 표시하는 것을 제안하였다. 반력의 분석은 초기상태반력(0%DLL)과 상대반력으로 구분하여 분석하고 초기상태에서 내포하고 있는 시험오차와 하중증가에 따라 유발되는 시험오차의 특성을 구분하고자 하였다.
본 시험에 사용한 대표적인 하중부가장치와 중량보상장치는 참고문헌[5]에서 자세히 알 수 있으며, 주날개와 카나드는 스트랩(Strap)과 휘플트리를 동체는 패드와 휘플트리를 사용하여 힘을 부가하였다. 중량보상은 하중부가 유압작동기를 이용한 것과 변위가 상대적으로 적은 영역(동체)에서 번지 케이블을 사용하였다[5].
대상 데이터
본 항공기는 Fig. 1에서 보는 바와 같이 주날개는 후퇴각(Sweepback)이 있고 붐으로 수직미익이 연결되었으며, 수평꼬리날개가 동체 앞에 위치한 선미익(Canard) 항공기이다. 시험체 중 착륙장치들과 엔진지지부는 더미로 대체되었다(Fig.
본 시험에 사용한 대표적인 하중부가장치와 중량보상장치는 참고문헌[5]에서 자세히 알 수 있으며, 주날개와 카나드는 스트랩(Strap)과 휘플트리를 동체는 패드와 휘플트리를 사용하여 힘을 부가하였다. 중량보상은 하중부가 유압작동기를 이용한 것과 변위가 상대적으로 적은 영역(동체)에서 번지 케이블을 사용하였다[5]. 유압작동기로 중량보상하는 경우 중량보상하중을 테어로드(Tare Load)라고 칭하고 이는 작동기로 가한 힘을 측정기록하므로 테어로드를 포함한 작용힘의 크기는 시험데이터로 확보할 수 있다.
성능/효과
각 성분(X0, Y0, Z0)별 상대 기타시험오차 반력(Rerr_r)에 대한 정성적 분석을 통하여 시험체 변형을 고려하여야 바른 반력들을 산출할 수 있음을 보였다. 변형고려한 반력 산출을 하기 위해서는 시험체에 작용되는 하중들의 작용점 이동을 계산할 수 있는 시험체 변형특성을 우선 획득되어야 하고 이는 시험계획단계에서 반영하야 함을 설명하였다.
선미익기 구조시험 데이터를 이용한 정량적 분석으로 초기상태의 두개의 시험오차반력들 Rce/Rerr합성력은 각각 61.9N/952N이고, 상대반력 산출에서도 하중이 증가하도라도 제어오차 반력(Rce_r)의 합성력은 16N~83N으로 잘 유지하고 있으나 기타시험오차(Rerr_r)의 합성력은 하중증가에 따라 점차 증가하며, 최대 합성력의 크기는 808N을 보였다.
후속연구
향후 연구로는 변형을 고려한 반력 산출절차를 정립하고 바르게 산출된 반력들을 획득한 후 시험의 오차특성을 분석하여 시험의 오차를 평가해 보는 연구를 수행하고자 한다.
참고문헌 (8)
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Shul, C. W., Yang, M. S., Lee, K. B., Jung, J. K., Kang, H. W., and Lee, K. Y., "Development of Full-scale Airframe Durability Test Technique," Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 32 No. 6, 2004, pp. 117-125.
Shim, J. Y., Jung, K. W., Lee, H. Y., Lee, S. K., Hwang, G. C., and Ahn, S. M., "KC-100 Full-scale Airframe Static Test", Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 42, No. 1, 2014, pp. 67-75.
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Shim, J. Y., "Evaluating the Accuracy of Load Application for Static Structural Test of Aerospace Flight Vehicles," International Journal of Aeronautical and Space Sciences, Vol. 21 No. 1, 2020, pp. 133-152.
Shim, J. Y., "Geometrical Analysis on Parts of Load Limit Valve for Static Structural Test of Aerospace Flight Vehicles," Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 47 No. 9, 2019, pp. 607-616.
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