[보고서]유연구조를 이용한 모핑 항공기 선행기술 개발

구교남

보고서 정보

주관연구기관

울산대학교
University of Ulsan

연구책임자

구교남

참여연구자

노진호

보고서유형

3단계보고서

발행국가

대한민국

언어

한국어

발행년월

2013-08

주관부처

산업통상자원부

사업 관리 기관

한국항공우주연구원
Korea Aerospace Research Institute

등록번호

TRKO201400029641

DB 구축일자

2015-02-14

키워드

모핑.날개.유연구조.스마트 재료.형상기억합금.풍동시험.morphing.wing.compliant mechanism.smart material.SMA.wind tunnel test.

표 레오나르도 다빈치 오니쏩터 날개
표 다양한 형상의 항공기 설계
표 자연계에서의 모핑(꽃과 나무)
표 자연계에서의 모핑(새)
표 Shape morphing vs. increasing velocity
표 Morphing UAVs of Lockheed Martin and NextGen Aeronautics
표 가변익의 F-14 Tomcat
표 Smart wing of UCAV
표 Morphing UAVs of Lockheed Martin and NextGen Aeronautics
표 NASA Blended-Wing-Body Low-Speed Vehicle Project
표 DDLE Adaptive Wing
표 Active Fiber Reinforced Composite
표 모핑날개 선행 연구자료
표 Stress-strain hysteresis with strain rate
표 Temperature variation with strain rate
표 The concept of morphing compliant wing
표 Vertical tip deflection versus temperature variation
표 Deformed configuration with 5% initial strain in SMA at temperature of 345K
표 Deformed configuration under uniform load and various temperature increments
표 Experimental set-up for SMA spring actuators
표 Blocking force of SMA spring actuator
표 Blocking force of SMA spring actuator
표 Flap mechanism
표 Flap wing structures
표 Mechanical properties of SMA spring actuator
표 Prototype of SMA spring linear actuator
표 SMA spring linear actuator
표 Actuating force of SMA spring linear actuator
표 Flap wing system with SMA spring linear actuator
표 Experimental result of flap-down
표 Morphing wing model
표 Flexible cantilever beam with a moment applied to the free end
표 Morphing wing with SMA spring actuators
표 Experimental result of morphing wing deflection
표 1/4 Scale Super Cup
표 1/4 Scale Piper Super Cup 제원
표 1/3 Scale Super Cup
표 1/3 Scale Super Cup 제원
표 ClarkY airfoil과 Piper J-3 Cup의 airfoil 스캔한 자료 비교
표 실제 비행 조건과 CFD 해석 조건
표 플랩 효과가 없는 에어포일의 CFD 해석을 위한 격자 모델
표 플랩 효과가 없는 airfoil의 CFD 해석 결과
표 기계식 Flap 고려한 에어포일의 CFD 해석을 위한 격자 모델
표 Flap 10° 압력계수 분포
표 Flap 각 5°일 때 받음각에 따른 각 계수별 그래프
표 Flap 각 10°일 때 받음각에 따른 각 계수별 그래프
표 Flap 각 11°일 때 받음각에 따른 각 계수별 그래프
표 스마트 작동기 특성 비교
표 온도 변화에 따른 폴리머의 형상변화 및 강성 변화
표 형상기억합금의 기본 물성
표 형상기억합금 선의 종류
표 SM495 #1의 DSC 실험 결과
표 Flexinol #2의 DSC 실험 결과
표 실험 장치
표 SM495 #1의 전류에 따른 작동력
표 0.6A에서의 SMA wire 힘
표 응답 시간 측정
표 형상기억합금 선 작동기의 응답 특성
표 형상기억합금 선 작동기의 응답 특성
표 wire 직경에 따른 적정 전류
표 wire 직경에 따른 최대 힘
표 wire 직경에 따른 응답 가능 주파수
표 Flexinol wire 변형률 측정 실험
표 작용 힘에 따른 wire의 변형 정도
표 Flexinol #1 wire에 작용하는 힘에 따른 변형률
표 Flexinol wire에 작용하는 응력에 따른 변형률
표 형상 기억 폴리머 재료
표 형상 기억 폴리머 MP-type 제작 과정
표 일반 폴리머 계열의 ASTM 시험 시편 규격
표 시편 제작 과정
표 인장 시험 장치 및 세팅된 모습
표 형상 기억 폴리머의 stress-strain 곡선
표 형상기억 폴리머의 온도에 따른 최대 응력 및 탄성계수
표 스킨의 길이 변화 없는 모핑 메커니즘
표 제작할 대상 모델 및 설치 위치
표 모핑 날개의 제작 및 형상기억합금 선 작동기 설치 모습
표 전류 인가시의 프레임의 변화 및 모핑 날개의 flap angle 변화
표 각 모델에 따른 압력계수 분포 및 20m/s에서의 유선
표 양력 계수, 항력 계수 및 양항비
표 등가 하중 계산을 위한 변수
표 각 모델에 작용하는 등가 하중 및 모멘트, 모멘트 팔
표 모핑 날개 모델의 정적 하중 실험
표 모핑 날개 모델의 정적 하중 실험
표 모핑 날개 모델의 정적 하중 실험 결과
표 형상기억합금 선을 작동기로 사용한 모핑 날개의 풍동 시험 결과
표 Open Loop Control System: 형상기억합금 선 작동기
표 Pulse 전류를 인가하였을 때의 형상기억합금 선 작동기의 변위 변화
표 계단형 전류를 인가하였을 때의 형상기억합금 선 작동기의 변위 변화
표 Open Loop Control System : 모핑 날개 모델
표 모핑 날개의 Open Loop Control System 실험 결과
표 Closed Loop Control System
표 형상기억합금 선 작동기의 계단형 변위 제어
표 모핑 날개 모델의 계단형 변위 제어
표 Open Loop Control vs. Closed Loop Control
표 Linear actuator with SMA spring
표 Thermo-mechanical properties of compression SMA spring
표 Mechanical properties of bias spring
표 SMA spring response with respect to bias spring
표 SMA linear actuator
표 Hysteresis of displacement curve
표 Modified SMA linear actuator
표 Hysteresis of displacement curve for modified SMA linear actuator
표 Morphing mechanism of flap wing
표 Morphing flap wing
표 Morphing mechanism of flap wing
표 Flap-down of morphing flap wing
표 Smart morphing wing
표 Simulation of morphing mechanism
표 Mechanical properties of smart morphing wing
표 Smart Morphing Wing
표 Flap-down of Smart Morphing Wing
표 스파의 토션에 의한 모핑
표 캠버의 변형에 따라 변하는 스킨의 면적
표 캠버의 변형에 따른 스킨의 변형 메커니즘
표 슬라이딩 메커니즘 스킨 적용을 위한 조종면 날개 설계
표 서보 모터가 장착된 날개의 구조
표 슬라이딩 메커니즘이 적용된 스킨 형상
표 슬라이딩 메커니즘이 적용된 날개의 플랩 변화
표 Smart morphing wing for wind tunnel test
표 Smart morphing wing mechanism
표 기계식 플랩을 고려한 에어포일의 CFD 해석을 위한 격자 모델
표 그림 3.35의 격자 모델의 압력계수 분포
표 기존 방식의 기계식 플랩의 속도 벡터 분포
표 일반 에어포일과 기계식 에어포일의 받음각에 따른 계수별 그래프
표 각 에어포일별 격자 모델
표 격자 모델의 압력계수 분포
표 기계식 플랩의 플랩 각도별 받음각에 따른 계수 그래프
표 기계식 및 모핑 플랩 각도 10° 받음각에 따른 각 계수별 그래프
표 플랩 각도 10°의 각 모핑 플랩 별 에어포일 격자 모델
표 모핑 플랩 각도 10°일 때 모핑 시작위치 별 받음각에 따른 각 계수별 그래프
표 앞전 플랩을 고려한 에어포일 격자 모델
표 기계식 플랩과 앞뒤 플랩을 고려한 에어포일별 받음각에 따른 각 계수별 그래프
표 기계식 플랩과 앞뒤 플랩을 고려한 에어포일별 받음각에 따른 압력계수 그래프
표 기계식 플랩과 앞뒤 플랩을 고려한 에어포일별 양력계수에 따른 압력계수 그래프
표 앞전 플랩을 고려한 모델들의 압력계수 분포
표 (좌) 기존의 풍동시험 장치, (우) 개량한 풍동시험 장치그림
표 풍동 실험장치 개략도
표 풍동실험 장치 모델링 개요도
표 일반 날개의 받음각에 따른 각 계수별 그래프
표 Reference and Experiment Airfoil
표 AoA-Cl Reference & Experiment Graph
표 AoA-Cl. Simple linear regression analysis Graph
표 (좌) Mechanical Flap Type(1), (우) Mechanical Flap Type(2)
표 Mechanical Flap type(1) 0deg - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Mechanical Flap type(1) 5deg - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Mechanical Flap type(1) 10deg -양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Mechanical Flap type(1) 15deg -양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Mechanical Flap type(2) 0deg - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Mechanical Flap type(2) 5deg - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Mechanical Flap type(2) 10deg -양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Mechanical Flap type(2) 15deg -양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Mechanical Flap type(1) 0deg, 5deg, 10deg, 15deg -양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Mechanical Flap type(2) 0deg, 5deg, 10deg, 15deg -양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 (a) Normal Wing, (b) Mechanical Flap 0deg type(1), (c) Mechanical Flap 0deg type(2)
표 Normal wing & Mechanical Flap 0deg type(1) & Mechanical Flap 0deg type(2) -양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 (a) Mechanical Flap 5deg type(1), (b) Mechanical Flap 5deg type(2)
표 Mechanical Flap 5deg type(1) & Mechanical Flap 5deg type(2) -양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 (a) Mechanical Flap 10deg type(1), (b) Mechanical Flap 10deg type(2)
표 Mechanical Flap 10deg type(1) & Mechanical Flap 10deg type(2) -양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 (a) Mechanical Flap 15deg type(1), (b) Mechanical Flap 15deg type(2)
표 Mechanical Flap 15deg type(1) & Mechanical Flap 15deg type(2) -양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 (a) Flap 10deg로 변형된 Morphing Wing Type(1) (23% camber변형) (b) Flap 10deg로 변형된 Morphing Wing Type(2) (50% camber변형)
표 Morphing Flap type(1) : 23% - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Morphing Flap type(2) : 50% - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Morphing Flap type(1) - 23% & Morphing Flap type(2) - 50%
표 Mechanical Flap 10deg Type(1) & Type(2) & Morphing Flap Type(1) & Type(2)
표 Actuator of SMA Morping Wing
표 (좌)커버링 전 모핑날개, (우) 커버링 후 모핑날개
표 Flap 0deg 일 때 SMA Morphing Wing
표 Flap 10deg 일 때 SMA Morphing Wing
표 SMA Morphing Wing Properties
표 전류에 따른 SMA 작동기 응답
표 Experimental Condition
표 SMA Morphing Flap (0, 10deg)
표 풍속과 전류량에 따른 받음각별 플랩 뒷전 변위
표 10m/s ( 3A, 5A, 7A ) - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 15m/s ( 3A, 5A, 7A ) - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 20m/s ( 3A, 5A, 7A ) - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 3A ( 10m/s, 15m/s, 20m/s ) - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 5A ( 10m/s, 15m/s, 20m/s ) - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 7A ( 10m/s, 15m/s, 20m/s ) - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Mechanical Flap (0deg, 10deg) vs SMA Morphing Flap
표 Mechanical Flap 0deg vs Mechanical Flap 10deg vs SMA Morphing Flap - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Configuration of Morphing Airfoil Models
표 Mechanical Flap vs. Morphing Flap(6) 10° - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비 그래프
표 Mechanical Flap vs. Morphing Flap(6) 15° - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비그래프
표 Mechanical Flap vs. Morphing Flap(6) 20° - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비그래프
표 Mechanical Flap vs. Morphing Flap : AoA - CL/CD (10°, 15°, 20°)
표 SMA Morphing Flap Wing (6단) (상) 변형 전, (하) 변형 후
표 Mechanical Flap vs. Morphing Flap(6) 10deg - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비그래프
표 Mechanical Flap vs. Morphing Flap(6) 15deg - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비그래프
표 Mechanical Flap vs. Morphing Flap(6) 20deg - 양력, 항력, 피칭모멘트, 양항비그래프
표 Mechanical Flap vs. Morphing Flap : AoA - CL/CD (10deg, 15deg, 20deg)
표 Mechanical Flap vs. Morphing Flap : AoA - CL/CD (10°, 15°, 20°)
표 풍속과 전류량에 따른 받음각 별 플랩 뒷전 변위
표 풍속과 전류량에 따른 받음각에 따른 양력계수 그래프
표 풍속과 전류량에 따른 받음각에 따른 항력계수 그래프
표 풍속과 전류량에 따른 받음각에 따른 피칭 모멘트계수 그래프
표 Piper Super Cup 1/4 Scale
표 Piper Super Cup 1/4 Scale 우익
표 Piper Super Cup 1/4 Scale 우익
표 Morphing Flap을 적용한 날개 모델링 (우익)
표 SMA Morphing Wing ( Right Wing )
표 SMA 모핑 구동기 부분 다절링크 부분 리브제작
표 모핑 플랩 적용 날개 각 파트별 구성도
표 모핑 플랩 날개 Part1, Part2, Part3 체결모습 (우익)
표 해석 대상 모델링 (우익)
표 용도 및 특성에 따른 비행기의 분류
표 V-N 선도
표 굽힘 하중 해석 모델 및 경계조건 (구속조건 및 하중조건)
표 굽힘 하중 해석 결과 (변형 및 최대 응력분포)
표 굽힘 하중 해석 결과
표 비틀립 하중 해석 모델 및 경계조건 (구속조건 및 하중조건)
표 비틀림 하중 해석 결과 (변형 및 최대 응력분포)
표 비틀림 하중 해석 결과
표 모핑 플랩 구동부
표 날개와동체결합부(Part1), SMA 플랩구동부(Part2), 에일러론조종면부(Part3)
표 Part1, Part2, Part3 조립과정 (우익)
표 Part1, Part2, Part3 조립된 모습 (우익)
표 동체와 좌우 날개 조립
표 SMA Morphig Flap 작동부 (Part2)
표 실기 결합모습 (우익 : 파란 날개, 좌익 : 빨간 날개)
표 Morphing Flap Wing 실기체 완성모습
표 XFLR Piper Super Cup 1/4 Scale Full model.
표 XFLR Piper Super Cup 1/4 Scale Full model
표 Mechanical Flap vs. Morphing Flap : AoA - CL/CD (10deg, 15deg, 20deg)
표 Flap 20°, 받음각 1°에 대한 XFLR 해석결과
표 Flap 20°, 받음각 4°에 대한 XFLR 해석결과
표 Full Model Simulation (Cl, Cd) : Mechanical Flap 10deg vs. Morphing Flap 10deg
표 Full Model Simulation (Cp) : Mechanical Flap 10deg vs. Morphing Flap 10deg
표 Full Model Simulation (Cl, Cd) : Mechanical Flap 15deg vs. Morphing Flap 15deg
표 Full Model Simulation (Cp) : Mechanical Flap 15deg vs. Morphing Flap 15deg
표 Full Model Simulation (Cl, Cd) : Mechanical Flap 20deg vs. Morphing Flap 20deg
표 Full Model Simulation (Cp) : Mechanical Flap 20deg vs. Morphing Flap 20deg
표 Adaptive airfoil
표 Adaptive wing
표 Form variable flap structures
표 Active adjustable rib
표 Variable camber effect on L/D
표 Smart structure using SMA actuator
표 Aileron pressure improvement
표 Wind tunnel model
표 Smart trailing edge spanwise variation
표 Aeroelastic effects of LE flap
표 Deflection capability of SMAs
표 Active trailing-edge flap blade
표 SMART wing
표 Reconfigurable wing
표 Shape adaptive wing with SMA wires
표 Active hydrofoil with SMA actuators
표 Design of a zero-stock-moment control surface based on SMA-actuated trailing edge flap deployment
표 Hydrofoil with SMA actuator
표 Schematic diagram of insect wing movement
표 Adaptive wing
표 Smart wing using THUNDER
표 Variform wing concept
표 MAV with morphing wing
표 Hyper-elliptic cambered span
표 Variable span morphing wing
표 Telescoping wing

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과제기간(DetailSeriesProject) :	-
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