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항공기 무장시스템 Gun Gas 공력특성에 관한 연구
Aerodynamic Effects of Gun Gas on the Aircraft's Armament System 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.5, 2020년, pp.623 - 629  

최형준 (국방기술품질원) ,  김승한 (국방기술품질원)

초록
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본 연구는 항공기 기총발사 비행조건에서 Gun Port 주변 공기 유동장을 분석하여 디버터(Diverter) 옵션 형상에 따른 Gun Gas 유동량 및 경로를 확인하고 항공기 성능 및 안전성 영향을 확인하였다. Gun Port Diverter는 기총사격 시 발생하는 열을 효과적으로 낮춰주는 역할을 할 뿐아니라 Gun Gas를 상향방향으로 효율적으로 배출시키는 역할을 수행하며, 그 형상에 따라 Gun Gas 경로가 변경될 수 있다. 후방 Gun Port Diverter의 옵션 형상에 따라 기총 발사 시 Gun Gas의 유량, 경로, 압력을 분석하였다. Gun Port 내부 속도분포와 온도변화를 분석한 결과 후방 Diverter를 지나는 유량은 옵션 형상에 따라 급격이 감소하는 경향을 보이지만, 전방을 지나는 유량은 변화가 적은 비슷한 경향을 보임을 확인하였다. 따라서 기총발사 시 발생하는 Gun Gas는 후방 Gun Port Diverter 옵션 형상과 관계없이 항공기 표면에서 충분한 유동 거리가 확보되며, Diverter 옵션 형상에 따른 Gun Gas 유동의 정체는 Gun Port 내부 온도 상승에 큰 영향을 미침을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study examined the airflow field around a gun port on the flight condition of gunfire to verify the aircraft performance and safety effects and gun gas rate, path according to the options of diverter configuration. The gun port diverter not only effectively lowered the heat generated by gunfire...

주제어

#Gun Port   #Gun Port Diverter   #Gunfire   #Air Flow Rate   #Gun Gas  

표/그림 (17)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이들 중 Gun Port는 기총발사 시 발생되는 가스(Gas)의 기체내부 유입 방지, 진동, 소음의 감쇄, 화염의 확산 방지뿐 아니라 탄 파편으로 인한 기체 손상을 방지하는 기능을 수행한다.[5] 본 연구를 통해 기총 총구(Gun Muzzle)에서 배기되는 Gun Gas와 대기 유동장의 유동특성을 파악하고자 하였고, Gun Port Diverter 옵션 형상의 개폐에 따른 Gun Gas 이동 경로 변화와 외부 공력효과, 압력분포, 내부 속도 및 온도 특성을 분석하였다.
  • 기총 발사 시 발생하는 Gun Gas가 통과하는 Gun Port Diverter 옵션 형상에 따른 항공기 영향을 정리하고자 한다. 유량은 후방 Diverter 옵션 형상 관계없이 전방 Diverter를 통과하는 일정한 유량이 확보된다.
  • 본 논문에서는 기본 형상에 대한 전·후방 Gun Port 유량 분포를 확인하고 Table 4에서 제시하는 연구내용 개념과 같이 Gun Port Diverter 옵션 형상에 따른 연구 결과를 확인하고자 한다.
  • 본 논문은 항공기 기총발사 비행조건에서 Gun Gas 유동량 및 경로를 확인하고 항공기 성능 및 안전성 영향을 확인하고자 Diverter 형상에 따른 해석을 수행하였다. 후방 Diverter를 지나는 유량은 옵션 형상에 따라 급격이 감소하는 경향을 보이지만, 전방을 지나는 유량은 변화가 적은 비슷한 경향을 보인다.
  • 4를 기준으로 Table 3과 같이 옵션 형상을 설정하였다. 항공기 기총 관련 연구 중 항공기 안전 및 기총 장착 설계 검증을 위한 Gun Gas 공력특성 연구와 비교하여 Gun Port Diverter 개폐에 따른 Gun Gas 이동 경로 및 내부온도 변화를 분석하고 옵션에 따른 영향을 확인하고자 선정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
항공기 주변의 잔여 가스가 항공기에 미칠 수 있는 영향은? 일반적으로 기총 사격 시 총열과 기총 조립체 내부에서 가스가 방출되며, 이 중에서 총열 끝단으로 부터 발생 되는 가스의 대부분은 기체 외부로 방출된다. 하지만, 항공기 주변의 잔여 가스가 항공기의 전방 진행속도로 인해 총열 후방부에 부딪히거나 전방 총열의 밀폐부를 거쳐 기총 격실 내에 흡입되어 비행 안전성에 영향을 미칠 가능성이 있다.
Gun Port Diverter의 역할은? 본 연구는 항공기 기총발사 비행조건에서 Gun Port 주변 공기 유동장을 분석하여 디버터(Diverter) 옵션 형상에 따른 Gun Gas 유동량 및 경로를 확인하고 항공기 성능 및 안전성 영향을 확인하였다. Gun Port Diverter는 기총사격 시 발생하는 열을 효과적으로 낮춰주는 역할을 할 뿐아니라 Gun Gas를 상향방향으로 효율적으로 배출시키는 역할을 수행하며, 그 형상에 따라 Gun Gas 경로가 변경될 수 있다. 후방 Gun Port Diverter의 옵션 형상에 따라 기총 발사 시 Gun Gas의 유량, 경로, 압력을 분석하였다.
Gun Port 내부 속도분포와 온도변화를 분석한 결과로 유추할수 있는 것은? Gun Port 내부 속도분포와 온도변화를 분석한 결과 후방 Diverter를 지나는 유량은 옵션 형상에 따라 급격이 감소하는 경향을 보이지만, 전방을 지나는 유량은 변화가 적은 비슷한 경향을 보임을 확인하였다. 따라서 기총발사 시 발생하는 Gun Gas는 후방 Gun Port Diverter 옵션 형상과 관계없이 항공기 표면에서 충분한 유동 거리가 확보되며, Diverter 옵션 형상에 따른 Gun Gas 유동의 정체는 Gun Port 내부 온도 상승에 큰 영향을 미침을 확인하였다.
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참고문헌 (8)

  1. Fansler, K. S, "Dependence of Free-Field Impulse on the Decay Time of Energy Efflux for a Jet Flow," The Shock and Vibration Bulletin, Bulletin 56, pp. 203-212, 1986. 

  2. Heaps, C. W, Fansler, K. S, and Schmidt, E. M, "Computer Implementation of a Muzzle Blast Prediction Technique," The Shock and Vibration Bulletin, Bulletin 56, pp. 213-229, 1986. 

  3. D.G. Kim, J.H. Han, J.H. Jang, "Analysis of Aircraft Vibration Caused by Gun Blast Wave," The Korean Society For Aeronautical And Space Sciences, pp. 413-416, 2005. 

  4. Tae-Woo Kang, Myoung-Soo Kim, Young-Hak Kim, Seung-Han Kim, "Aerodynamic Effects of Gas-Air Mixture on the Aircraft's Armament System," The Korea Institute of Military Science and Technology, vol. 20, no.6, pp. 788-793, 2017. DOI: https://doi.org/10.9766/KIMST.2017.20.6.788 

  5. "AIRCRAFT/STORES COMPATIBILITY SYSTEMS ENGINEERING DATA REQUIREMENTS AND TEST PROCEDURES," MIL-HDBK-1763, 1998. 

  6. B.G. Kim, Y.H. Kim, "T-50 20mm Gun System Design," The Korean Society For Aeronautical And Space Sciences, pp. 754-757, 2004. 

  7. ANSYS, ANSYS Fluent Theory Guide, Version 15.0. 

  8. Roe, P. L, "Approximate Riemann Solvers, Parameter Vectors and Difference Schemes," Journal of Computational Physics, Vol. 43, No.2, pp. 357 -372, 1981. DOI: https://doi.org/10.1016/0021-9991(81)90128-5 

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