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초음속 비행체의 소닉붐 강도와 전파 특성 예측
Prediction of Strength and Propagation Characteristics of Supersonic Flight Sonic Boom 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.48 no.7, 2020년, pp.497 - 504  

정석영 (Agency for Defense Development) ,  하재현 (Agency for Defense Development) ,  이영환 (Agency for Defense Development) ,  진현 (Agency for Defense Development)

초록
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초음속 비행으로 인해 발생하는 소닉붐을 해석하여 소닉붐의 소음 강도와 대기 전파 특성에 예측할 수 있는 기법을 개발하였다. 소닉붐은 환경 문제를 유발하므로 지상에서 계측되는 소음 강도가 매우 중요한데 본 연구에서는 개략 분석 기법을 이용하여 비행체의 물리량과 비행 정보로부터 계측지 거리에 따른 음압을 산출하였다. 소닉붐의 지상 계측을 위해 비행체에서 발산되는 충격파의 대기 전파 특성을 예측해야하며 이를 위해 시선벡터법과 음선추적기법을 이용하였고, 대기 밀도의 고도별 분포에 따른 굴절을 고려하였다. 개발된 기법을 이용하여 실제 초음속 비행체의 소닉붐을 예측하였고 측정결과와 잘 일치하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A technique was developed for analysis on sonic boom created by supersonic flight and for prediction of its sound level and atmospheric propagation characteristics. It is of great importance to anticipate sound level of sonic boom because it causes environmental issue. For that purpose, the simplifi...

주제어

#소닉붐, 음속폭음   #소음 강도 예측/측정   #음선추적법  

AI 본문요약
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  • 이 방법은 간략화를 위해 수평 비행으로 가정하여 비행체의 가속이나 변침에 의한 영향을 무시한다. 대기 조건은 표준 대기 상태로 가정하였으며 바람의 영향 또한 무시한다.
  • 비행체의 단면적과 평면적을 조합한 등가 면적의 특정한 특성치가 소음 강도와 밀접한 관계가 있으며 이를 이용하여 형상 계수를 정의하여 이를 F-함수를 이용한 압력 상승 계산을 대신한다[4]. 또한 압력파의 형태는 원거리 형태로 가정한다.
  • 압력파의 형태는 비행체 근방이 아닌 원방에서의 특성을 고려하여 N자로 가정하며 Fig. 1에서와 같이 최대 압력 상승, △pmax와 지속 시간, △t로 그 특성을 정의한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
마하파의 각도는 무엇에 의해 결정되는가? 마하파의 각도는 오로지 비행체의 비행 마하수에 의해 결정된다. 그러므로 비행체와 측정지 사이의 시선 벡터, \(\vec { L}\)가 다음과 같이 마하파와 수직인 관계를 가지는 비행체의 위치에서 발생한 소닉붐이 측정지에 전달된다고 할 수 있다.
소닉붐은 어떤 현상인가? 소닉붐(Sonic Boom)은 음속 돌파 시나 초음속 비행 시에 비행체에서 발생하는 충격파가 지상으로 전 파되어 폭음과 같은 큰 소리를 발생하는 현상이다. 비행체가 초음속으로 비행하는 경우 비행체 앞쪽에 음파가 중첩되어 강한 압축파, 충격파를 형상하게 되 고 이 충격파가 지상으로 전파되면, Fig.
소닉붐의 특성인 압력 상승과 지속 시간을 결정하는 요소는 무엇인가? 소닉붐의 특성인 압력 상승과 지속 시간을 결정하는 요소는 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째는 소닉붐 발생 강도를 결정하는 요소로서 비행체의 형상과 무게, 비행 조건 등이 포함된다. 비행체에서 발생하는 양력의 크기가 압력 상승 정도를 결정하고 수평 비행에서 양력은 무게와 동일하기 때문이다. 두 번째는 대기 중 전파 특성을 결정하는 요소이다. 여기에는 비행 마하수와 고도, 그리고 거리와 대기 특성 등이 관련되어 있다.
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참고문헌 (15)

  1. Sonic Boom Demonstrator and the Quest fir Quiet Supersonic Flight), NASA Aeronautical Book Series, 2013. 

  2. Calson, H. W. and Maglieri, D. J., "Review of Sonic-Boom Generation Theory and Prediction Methods," The Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 51, No. 2, 1972. 

  3. Hayes, W. D., Haefeli, R. C. and Kulsrud, H. E., "Sonic Boom Propagation in a Stratified Atmosphere with Computer Program," NASA CR-1299, 1969. 

  4. Carlson, H. W., "Simplified Sonic-Boom Prediction," NASA TP-1122, 1978. 

  5. Bishop, D. W., Haber, J. M. and Wilby, E. G., "Noise and Sonic Boom Impact Technology, PCBOOM Computer Program for Sonic Boom Research, Volume 1, Technical Report," HSD TR-88- 001-Vol-1, BBN Labs, INC., 1998. 

  6. Hobbs, C. M. and Page, J. A., "PCBoom Model Prediction Comparisions with Flight Test Measurement Data," AIAA 2011-1277, 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting, January 2011. 

  7. Pilon, A. R., "Spectrally Accurate Prediction of Sonic Boom Signals," AIAA Journal, Vol. 45, No. 9, 2007. 

    상세보기

  8. Jeong, S., Ono, D., Shioyama, K. and Hashimoto, A., "Sonic Boom Analysis Considering Atmospheric Uncertainties Using A pliynomial Chaos," Proceeding of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences Fall Conference, November 2012, pp. 77-80. 

  9. Sim, H. S., Choi, K. S. and Cho, S. Y., "Analysis of Sonic Boom from the Launch of a Space Launch Vehicle," Proceeding of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences Fall Conference, November 2015, pp. 1409-1413. 

  10. Jung, S. Y., Ha, J, Jin, H. and Lee, Y., "Estimation of Sonic-Boom Strength based on Simplified Prediction Method," Proceeding of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences Spring Conference, April, 2018, pp. 454-455. 

  11. Jung, S. Y., Ha, J, Jin, H. and Lee, Y., "Line-of-Sight Vector and Ray Tracing Technique for Sonic-Boom Propagation," Proceeding of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences Fall Conference, November 2017, pp. 64-65. 

  12. Blackstock, D. T., Fundamentals of Physical Acoustics, New York, 1999, pp. 284-294. 

  13. Maglieri, D. J., Bobbitt, P. J., Plotkin, K. J., Shepherd, K. P., Coen, P. G. and Richwine, D. M., Sonic Boom : Six Decades of Research, NASA/SP- 2014-622, Langley Research Center, Hampton, VA, 2014, pp. 26-27. 

  14. Jung, S. Y., Ha, J, Lee, Y. and Jin, H., "Study on Sonic Boom Analysis and Measurement," ADDR-401-180452, Agency for Defence Development, 2018. 

  15. Jung, S. Y., Lee, J. E. and Kim, M. G. "Construction of Atmosphere Environment on Flight Trajectory using Numerical Meteorology Model Data," Proceeding of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences Spring Conference, April 2019, pp. 1-2. 

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