표제지
목차
ABSTRACT 10
제1장 서론 11
제1절 연구 배경 11
1. AAM(Advanced Air Mobility) 항공기 11
2. AAM 항공기의 인증규정 12
3. AAM 항공기의 하중해석 14
제2절 유사 연구 분석 16
1. 경항공기 하중해석 연구 16
2. eVTOL 항공기 하중해석 연구 16
3. 기존 유사연구의 한계 17
제3절 연구 목적 18
제2장 하중해석을 위한 인증규정 분석 및 정립 20
제1절 AAM 항공기 인증규정 동향 20
제2절 AAM 항공기 인증규정 분석 22
제3절 하중해석을 수행하기 위한 인증규정 항목 정립 28
제3장 하중해석 프로그램 개발 38
제1절 하중해석 프로세스 38
제2절 다분야 해석 통합 프로그램 40
1. ADSP (Aircraft Design Synthesis Program) 40
2. 형상해석 모듈 41
3. 중량해석 모듈 45
4. 공력해석 모듈 46
5. 추진해석 모듈 51
제3절 비행하중해석 58
1. Vn Diagram 58
2. Wing Load 64
3. Tail Load 66
4. Control Surface Load 69
제4절 지상하중해석 71
제5절 Critical Load Conditions 74
제6절 프로그램내 인증규정 반영 77
제4장 하중해석 프로그램을 이용한 Case Study 79
제1절 대상 기체 선정 79
제2절 인증 규정 및 관련 규정 분석 80
제3절 하중해석 수행 83
제5장 결론 94
제1절 결론 94
제2절 향후 계획 95
1. 인증규정 업데이트 95
2. Vn 선도에서의 돌풍하중 고려 95
3. 프로그램 자동화 96
참고문헌 97
부록 101
[부록 1] 101
[부록 2] 112
국문초록 119
〈표 1〉 하중해석을 수행하는데 적용되는 인증규정 항목 29
〈표 2〉 기본 착륙 조건 72
〈표 3〉 인증규정 기반 착륙 하중 조건 77
〈표 4〉 대상 기체 형상정보 79
〈표 5〉 ADSP 해석 결과 데이터 84
〈표 6〉 착륙장치 하중 해석조건 92
〈표 7〉 착륙하중 해석 결과 데이터 92
〈그림 1〉 AAM(Advanced Air Mobility) 환경 11
〈그림 2〉 AAM 항공기 분류(왼쪽에서부터 UAVs, UAM, RAM 기체) 12
〈그림 3〉 FAA 및 EASA의 AAM 항공기 인증 현황 14
〈그림 4〉 SC-VTOL Comparison Result 23
〈그림 5〉 Part 23과 SC-VTOL의 하위 서브파트 항목 비교 23
〈그림 6〉 DCRT 구성 흐름도 25
〈그림 7〉 분석한 인증규정에 대한 DCRT 정리 예시 27
〈그림 8〉 전체 하중해석에 적용된 인증규정 항목 간의 연결성 32
〈그림 9〉 Vn Diagram을 수행하는데 적용된 인증규정 항목 간의 연결성 33
〈그림 10〉 Landing Load 해석을 수행하는데 적용되는 인증규정 항목 간의 연결성 34
〈그림 11〉 Wing Load 해석을 수행하는데 적용된 인증규정 항목 간의 연결성 35
〈그림 12〉 Tail & Control Surface Load 해석을 수행하는데 적용된 인증규정 항목 간의 연결성 36
〈그림 13〉 Obsidian 내에 반영된 인증규정 내용 예시 37
〈그림 14〉 하중해석 프로그램 프로세스 39
〈그림 15〉 ADSP Architecture 40
〈그림 16〉 ADSP Main Input File 41
〈그림 17〉 ADSP 형상해석 모듈 프로세스 42
〈그림 18〉 ADSP 형상해석 모듈 내 Multi-Segment Wing Analysis 수행 결과 예시 43
〈그림 19〉 ADSP 형상해석 수행을 통해 얻은 형상 데이터 예시 43
〈그림 20〉 ADSP 형상해석 모듈 내의 3D Configuration Plot 기능 예시 44
〈그림 21〉 ADSP Weight and Balance 해석결과 예시 45
〈그림 22〉 ADSP 공력해석 모듈 프로세스 46
〈그림 23〉 ADSP 공력해석 수행 결과 예시 47
〈그림 24〉 전 받음각에 따른 양력 및 항력 계수 분포 그래프 예시 50
〈그림 25〉 Momentum(MT) 이론 도식화 52
〈그림 26〉 Blade Element(BET) 이론 도식화 53
〈그림 27〉 ADSP 프로펠러 해석 Input Data 54
〈그림 28〉 에어포일 공력계수 C81 Look-up Table 예시 54
〈그림 29〉 ADSP 프로펠러 해석 결과 Table 예시 56
〈그림 30〉 전진비 대 추력계수(위), 토크계수(아래) 그래프 예시 57
〈그림 31〉 FAA Part 23.333에 명시된 Vn 선도 예시 59
〈그림 32〉 순항구간까지 수직 이륙 후 천이(Trajectory 1) 60
〈그림 33〉 이륙고도까지 수직 이륙 후 천이하면서 상승(Trajectory 2) 61
〈그림 34〉 Take-off, Climb & Transition 구간에서의 속도와 하중배수 관계 63
〈그림 35〉 수직이착륙 성능을 고려한 UAM 항공기 Vn Diagram 63
〈그림 36〉 받음각에 의한 꼬리날개 하중 분포 경향 67
〈그림 37〉 캠버에 의한 꼬리날개 하중 분포 경향 67
〈그림 38〉 수평 꼬리 날개 돌풍하중 증가분 경향성 예시 68
〈그림 39〉 수직 꼬리 날개 돌풍하중 경향성 예시 69
〈그림 40〉 에일러론 하중분포 경향 70
〈그림 41〉 엘리베이터와 러더의 코드방향 하중 분포 경향 70
〈그림 42〉 전형적인 Vn 선도에서의 Critical Load 조건 예시 76
〈그림 43〉 ADSP 하중해석 결과 Report 77
〈그림 44〉 Boxwing 형상을 가진 대상 기체 80
〈그림 45〉 일반적인 수직 이착륙 절차 81
〈그림 46〉 일반적인 수직 이착륙 절차 파라미터 82
〈그림 47〉 다양한 조건의 이륙 경로 82
〈그림 48〉 착륙 경로 83
〈그림 49〉 Multi-mode 항공기의 Vn 선도 85
〈그림 50〉 이륙 및 상승 구간의 수평 방향 속도 대 하중배수 그래프 87
〈그림 51〉 이륙 및 상승구간의 수직 방향 속도 대 하중배수 그래프 87
〈그림 52〉 수평, 수직 꼬리날개의 속도에 따른 돌풍하중 분포 그래프 88
〈그림 53〉 조종면 변위로 인해 발생하는 캠버에 의한 V-tail 꼬리 날개 하중분포 89
〈그림 54〉 받음각에 의한 V-tail 꼬리 날개 하중분포 90
〈그림 55〉 에일러론의 하중분포 91
〈그림 56〉 러더베이터의 하중분포 91