KR101310201B1 - Load analysis system and load analysis method to design the internal weapon bay of fifth generation aircraft - Google Patents

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KR101310201B1 KR1020120036828A KR20120036828A KR101310201B1 KR 101310201 B1 KR101310201 B1 KR 101310201B1 KR 1020120036828 A KR1020120036828 A KR 1020120036828A KR 20120036828 A KR20120036828 A KR 20120036828A KR 101310201 B1 KR101310201 B1 KR 101310201B1
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임종순
이은석
윤종호
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한국항공우주산업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A load analysis system and a load analysis method for designing the internal weapon bay (IWB) of fifth generation aircraft are provided to calculate a load necessary for the IWB, the system for carrying arms equipment, the system for launching and releasing the arms equipment, and the opening and shutting of the cover of the IWB. CONSTITUTION: A base data extraction module (100) sets up the predetermined demanding and designing standards and extracts base data for IWB design. A data generation module (200) generates weight data based on the base data. A calculation module (300) calculates a load for IWB design using the weight data. A result output module (400) outputs a load value for IWB design.

Description

5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템 및 하중 해석 방법{LOAD ANALYSIS SYSTEM AND LOAD ANALYSIS METHOD TO DESIGN THE INTERNAL WEAPON BAY OF FIFTH GENERATION AIRCRAFT}LOAD ANALYSIS SYSTEM AND LOAD ANALYSIS METHOD TO DESIGN THE INTERNAL WEAPON BAY OF FIFTH GENERATION AIRCRAFT}

본 발명은 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템 및 하중 해석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부 무장 창 설계를 위해 필요한 내부 무장 창과, 덮개문과, 미사일 운반 및 발사 시스템과, 무장 투하 시스템의 설계를 위한 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템 및 하중 해석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a load analysis system and load analysis method for the design of the internal armed window of the fifth generation fighter, and more specifically, the internal armed window, cover door, missile carrying and launching system, and armed necessary for the design of the inner armed window. The present invention relates to a load analysis system and a load analysis method for the design of an internal armed window of a fifth generation fighter jet for the design of a drop system.

최근에 개발되는 전투기는 조종사의 생존성 증대를 위해, 스텔스 성능의 중요성이 확대되고 있다. 스텔스 성능을 고려한 5세대 전투기는 적의 레이더 등에 의한 탐지를 방지하기 위해 내부 무장 창의 사용이 필수적이다.Recently developed fighters are increasingly important for stealth performance to increase pilot survivability. Considering stealth performance, fifth-generation fighters must use an internal armed window to prevent detection by enemy radars.

스텔스란, 구조적 특성, 재료적 특성, 전자파 특성 및 형상적 특성 등을 설계 단계부터 고려함으로써, 모든 탐지 기능에 대항하는 은폐 기능을 구비하는 것을 말하며, 일반적으로 이러한 특성을 반영한 전투기를 5세대 전투기라 말한다. 전투기의 특성상 적 항공기를 제압하거나, 지상 목표물들을 공격하기 위해서는 전투기의 무장 장착이 필수적이지만, 무장과 같은 장착물을 항공기의 외부에 장착할 경우 적의 탐지 장비에 의해 포착되기 쉬우므로, 5세대 급 전투기의 경우에는, 항공기에 내부 무장 창을 설치하여 스텔스 기능을 향상시키게 된다.Stealth refers to the ability to cover up against all detection functions by considering structural, material, electromagnetic, and shape characteristics from the design stage. Say. Due to the nature of fighters, it is necessary to equip fighters to suppress enemy aircraft or to attack ground targets, but when equipped with an external weapon such as an arm, it is easy to be captured by enemy detection equipment. In the case of the aircraft, an internal armored window is installed on the aircraft to improve stealth function.

여기서, 내부 무장 창은 공간적인 제약을 극복하면서 최대한의 무장을 장착할 수 있어야 하며, 고속 기동 중에도 적의 탐지를 피하기 위해 단시간 내에 무장 발사와 투하 임무를 수행해야 하기 때문에, 매우 복합적이고 선진적인 기술을 필요로 하는 문제점이 있다.Here, the internal armed window must be able to equip as much weapons as possible while overcoming spatial constraints, and in order to avoid enemy detection even during high-speed maneuvers, armed firing and dropping missions must be carried out in a very short time. There is a problem that is needed.

따라서, 본 발명은 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위해 필요한 내부 무장 창과, 무장을 운반할 수 있는 시스템과, 무장의 발사 및 투하를 위한 시스템과, 내부 무장 창의 덮개 문을 개폐하기 위해 필요한 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템 및 하중 해석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides an internal armed window for the internal armed window design of a fifth generation fighter, a system capable of carrying an armed system, a system for launching and discharging an armed arm, and a 5 It is an object of the present invention to provide a load analysis system and load analysis method for the design of internal armored windows of generation fighters.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템은 내부 무장 창 설계를 위한 요구도 및 설계 기준을 설정하고, 상기 요구도 및 상기 설계 기준에 의거하여 내부 무장 창 설계를 위한 기초 자료를 추출하는 기초 자료 추출 모듈(100)과, 상기 기초 자료 추출 모듈(100)에서 추출된 내부 무장 창 설계를 위한 상기 기초 자료에 의거하여 중량 자료를 생성하는 자료 생성 모듈(200)과, 상기 자료 생성 모듈(200)에서 생성된 중량 자료를 이용하여 무장 창 설계를 위한 하중을 계산하는 계산 모듈(300)과, 상기 계산 모듈(300)에서 계산된 무장 창 설계를 위한 하중 값을 출력하는 결과 출력 모듈(400)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the load analysis system for the internal armed window design of the fifth generation fighter according to the present invention sets requirements and design criteria for the internal armed window design, based on the requirements and the design criteria Data generation for generating a weight data based on the basic data extraction module 100 for extracting the basic data for the internal armed window design, and the basic data for the internal armed window design extracted from the basic data extraction module 100 Module 200, the calculation module 300 for calculating the load for armed window design using the weight data generated in the data generation module 200 and the armed window design calculated in the calculation module 300 It characterized in that it comprises a result output module 400 for outputting a load value for.

또한, 본 발명에 따른 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템은, 상기 자료 추출 모듈(100)에서, 상기 요구도 및 상기 설계 기준은 비행 형상 및 임무에 따른 기동 영역과, 비상 착륙 상황과, 발사 시간과, 스핀과, 발사 하중인 것을 특징으로 한다.In addition, the load analysis system for the design of the internal armed window of the fifth generation fighter according to the present invention, in the data extraction module 100, the requirement and the design criteria are maneuvering area and emergency landing according to the flight shape and mission It is characterized by the situation, the firing time, the spin, and the firing load.

또한, 본 발명에 따른 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템은, 상기 자료 추출 모듈(100)에서, 상기 기초 자료는 항공기 형상과, 무장 장착 형상과, 항공기 기동 변수와, 공력 자료와, 중량 자료와, 발사 프로파일과, 마찰 계수인 것을 특징으로 한다.In addition, the load analysis system for the internal armed window design of the fifth generation fighter according to the present invention, in the data extraction module 100, the basic data is the aircraft shape, the armed mounting shape, aircraft maneuvering parameters, aerodynamic data And a weight data, a firing profile, and a friction coefficient.

또한, 본 발명에 따른 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템은, 상기 자료 생성 모듈(200)에서, 상기 중량 자료는 무장 창 공력 하중과, 덮개문 공력 하중과, 무장 공력 하중인 것을 특징으로 한다.In addition, the load analysis system for the internal armed window design of the fifth generation fighter according to the present invention, in the data generation module 200, the weight data is armed window aerodynamic load, cover door aerodynamic load, armed aerodynamic load It is characterized by.

또한, 본 발명에 따른 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템은, 상기 덮개문 공력 하중은 덮개문이 닫힘 형상과, 상기 덮개문이 열림 형상의 결과를 각각 추출하는 것을 특징으로 한다.In addition, the load analysis system for the design of the internal armed window of the fifth generation fighter according to the present invention, the cover door aerodynamic load is characterized in that the cover door to the closed shape, the cover door to extract the results of the open shape, respectively .

또한, 본 발명에 따른 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템은, 상기 덮개문 공력 하중을 추출하기 위해,In addition, the load analysis system for the internal armed window design of the fifth generation fighter according to the present invention, in order to extract the cover door aerodynamic load,

Figure 112012028248753-pat00001
식(1)
Figure 112012028248753-pat00001
Equation (1)

(여기서, Pi는 ith 패널에 작용하는 압력, q는 해석 조건에서의 동압력, Cp_i는 ith 패널의 압력 계수, Fi는 각 방향별 패널에 작용하는 하중, Ai는 ith 패널 면적, ni는 ith 패널의 normal 방향 벡터)을 통해 상기 덮개문 공력 하중을 추출하는 것을 특징으로 한다.Where P i is the pressure acting on the i th panel, q is the dynamic pressure under the analysis conditions, C p_i is the pressure coefficient of the i th panel, F i is the load acting on the panel in each direction, and A i is i th The panel area, n i is characterized in that the cover door aerodynamic load is extracted through the normal direction vector of the i th panel.

또한, 본 발명에 따른 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템은, 상기 계산 모듈(300)에서, 무장 창 설계를 위한 하중을 계산할 경우, 무장 창 공력 하중과, 덮개문 공력 하중과, 무장 공력 하중에, 관성 하중 및 미사일 운반 시스템의 하중을 포함하여 계산하는 것을 특징으로 한다.In addition, the load analysis system for the internal armed window design of the fifth generation fighter according to the present invention, when calculating the load for armed window design in the calculation module 300, armed window aerodynamic load, cover door aerodynamic load and In addition, the armed aerodynamic load, the inertial load and the missile carrying system is characterized by including the load.

또한, 본 발명에 따른 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템은, 상기 결과 출력 모듈(400)에서, 무장 창 설계를 위한 하중 값은 하중 좌표계를 이용하여 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the load analysis system for the internal armed window design of the fifth generation fighter according to the present invention, in the result output module 400, the load value for armed window design is characterized in that to output using a load coordinate system.

또한, 본 발명에 따른 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 방법은, 내부 무장 창 설계를 위한 요구도 및 설계 기준을 설정하고, 상기 요구도 및 상기 설계 기준에 의거하여 내부 무장 창 설계를 위한 기초 자료를 추출하는 기초 자료 추출 단계(S100)와, 상기 기초 자료 추출 단계(S100)에서 추출된 내부 무장 창 설계를 위한 상기 기초 자료에 의거하여 중량 자료를 생성하는 자료 생성 단계(S200)와, 상기 자료 생성 단계(S200)에서 생성된 중량 자료를 이용하여 무장 창 설계를 위한 하중을 계산하는 계산 단계(S300)과, 상기 계산 단계(S300)에서 계산된 무장 창 설계를 위한 하중 값을 출력하는 결과 출력 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the load analysis method for the internal armed window design of the fifth generation fighter according to the present invention, to set the requirements and design criteria for the internal armed window design, the internal armed window design based on the requirements and the design criteria Basic data extraction step (S100) for extracting the basic data for the data generation step (S200) for generating a weight data based on the basic data for the internal armed window design extracted in the basic data extraction step (S100) And a calculation step (S300) of calculating a load for armed window design using the weight data generated in the data generation step (S200), and a load value for armed window design calculated in the calculation step (S300). And outputting the result output step (S400).

본 발명에 의하면, 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위해 필요한 내부 무장 창과, 무장을 운반할 수 있는 시스템과, 무장의 발사 및 투하를 위한 시스템과, 내부 무장 창의 덮개 문을 개폐하기 위해 필요한 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템 및 하중 해석 방법을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, an internal armed window necessary for designing an internal armed window of a fifth generation fighter, a system capable of carrying an armed system, a system for launching and discharging an armed arm, and a 5 necessary to open and close a cover door of an internal armed window It has the effect of providing a load analysis system and load analysis method for the design of internal armored windows of generation fighters.

도 1은 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 공기 역학 분석의 예를 나타내는 도면.
도 3은 면적비 공식을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 무장 창 설계를 위한 하중 해석 단계를 나타내는 도면.
도 5는 비상 착륙시의 제한 하중 배수를 나타내는 도면.
도 6은 미사일 운반을 위한 Trapeze 시스템을 나타내는 도면.
도 7은 Trapeze 시스템의 기초 분석을 나타내는 도면.
도 8은 축적(store)/액추에이터 좌료를 나타내는 도면.
도 9는 무장 창 설계 덮개문 좌표를 나타내는 도면.
도 10은 미사일 시스템 설계용 하중 해석 결과를 나타내는 도면.
도 11은 Bomb 시스템 설계용 하중 해석 결과를 나타내는 도면.
도 12는 스텔스 형상에서의 덮개문 설계와 덮개문 작동 액추에이터 설계용 하중 해석 결과를 나타내는 도면.
1 shows a load analysis system for internal armed window design.
2 shows an example of aerodynamic analysis.
3 shows an area ratio formula;
4 is a diagram illustrating a load analysis step for armed window design according to the present invention.
5 is a view showing a limit load drainage during emergency landing.
6 shows a Trapeze system for carrying missiles.
7 shows a basic analysis of the Trapeze system.
8 shows a store / actuator suppository.
9 shows the armed window design cover door coordinates.
10 shows load analysis results for missile system design.
11 is a view showing a load analysis result for Bomb system design.
Fig. 12 shows load analysis results for cover door design and cover door operating actuator design in stealth shape;

이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the following description. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. &Quot; comprises "and / or" comprising ", as used herein, unless the recited element, step, operation, and / Or additions.

- 요구도 및 설계 기준-Requirements and design criteria

내부 무장 창 설계를 위한 기본 요구도는 표 1과 같이, 비행 형상/임무에 따른 기동 영역, 비상 착륙 상황, 발사 시간, Spin 및 발사 하중을 포함할 수 있도록 정의한다. 설계 기준으로는 투하 무장들, 완충 장치 및 항공기와의 연결부위를 정의하고 있는 MIL-STA-8591의 기준을 주로 적용하고, 그 외 일반적인 항공기 설계 기준을 적용한다.The basic requirements for internal armed window design are defined to include maneuvering area, emergency landing situation, firing time, spin and firing load according to flight geometry / mission as shown in Table 1. The design criteria mainly apply to MIL-STA-8591, which defines the armament, buffers, and connections to aircraft, and other general aircraft design criteria.

Figure 112012028248753-pat00002
Figure 112012028248753-pat00002

- 기초 자료Basic data

내부 무장 창의 하중 해석을 위해서는 많은 기초 자료들이 필요하며, 특히, 항공기 형상, 무장 장착 형상, 항공기 기동 변수, 공력 자료, 중량 자료, 발사 프로파일, 마찰 계수 등이 중요하다. 이 중 정하중 해석에 사용한 기초 자료는 표 2와 같이 나타낼 수 있다.Many basic data are needed for load analysis of internal armored windows, especially aircraft shape, armed shape, aircraft maneuvering parameters, aerodynamic data, weight data, launch profile, and friction coefficient. The basic data used for static load analysis can be shown in Table 2.

Figure 112012028248753-pat00003
Figure 112012028248753-pat00003

- 무장 창 공력-Armed Spear

공력 하중을 생성하는 방법은 여러 가지가 있지만 해석 조건수와 계산의 편의를 고려하여, 하중 해석 분야에서는 일반적으로 패널 방법을 사용한다. 그동안의 방법은 2D 해석 모델 기반의 DLM(Doublet Lattice Method)을 사용하였으나, 내부 무장창과 같은 3 차원 형상의 구조물의 공력 해석을 수행하기에는 많은 제약이 있다. 따라서, 본 발명에서는 도 2와 같이 3D 패널 해석 상용 소프트 웨어인 ZONAIR를 사용하며, 공력 해석 결과의 신뢰성 확보를 위해 전기체 수준의 공력 계수값을 CFD 해석 결과와 비교 검증한 후 사용한다.
There are many ways to generate aerodynamic loads, but considering the number of analysis conditions and the convenience of calculation, panel methods are generally used in the field of load analysis. Previous methods used the DLM (Doublet Lattice Method) based on the 2D analysis model, but there are many limitations in performing aerodynamic analysis of three-dimensional structures such as internal armored windows. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 2, ZONAIR, a commercial software for 3D panel analysis, is used, and the aerodynamic coefficient value at the electric field level is compared with the CFD analysis result to ensure reliability of the aerodynamic analysis result.

- 덮개문 공력-Aero cover door

덮개문의 공력은 도 2와 같이 3D 패널 모델링을 통해 닫힘 형상과 열림 형상의 결과로부터 각각의 Cp 값을 추출하고, 식 (1)을 통해 덮개문 힌지에 작용하는 하중을 계산한다.
As shown in FIG. 2, the aerodynamics of the cover door are extracted from the results of the closed and open shapes through 3D panel modeling, and the load applied to the door hinge is calculated through Equation (1).

Figure 112012028248753-pat00004
식 (1)
Figure 112012028248753-pat00004
Formula (1)

여기서, Pi는 ith 패널에 작용하는 압력, q는 해석 조건에서의 동압력, Cp_i는 ith 패널의 압력 계수, Fi는 각 방향별 패널에 작용하는 하중, Ai는 ith 패널 면적, ni는 ith 패널의 normal 방향 벡터이다.Where P i is the pressure acting on the i th panel, q is the dynamic pressure under the analysis conditions, C p_i is the pressure coefficient of the i th panel, F i is the load acting on the panels in each direction, and A i is the i th panel The area, n i, is the normal direction vector of the i th panel.

- 무장 공력Armed Aerodynamics

미사일의 경우는 덮개문이 열리고, 무장 시스템이 밖으로 나올 경우, 큰 공력 하중이 작용하게 된다. 이 공력은 유사 종류의 미사일의 비행 시험 측정 자료로부터 표 3과 같이 해석 조건에 대한 공력 계수 함수를 추출하고, 도 3에 도시된 바와 같은 면적비 공식을 적용하여 최종 공력을 계산한다.In the case of missiles, the cover doors open, and when the armed system comes out, a large aerodynamic load is applied. This aerodynamic force is derived from the flight test measurement data of similar missiles, and the aerodynamic coefficient function for the analysis conditions is extracted as shown in Table 3, and the final aerodynamic force is calculated by applying the area ratio formula shown in FIG.

Figure 112012028248753-pat00005
Figure 112012028248753-pat00005

무장창이 열릴 경우에는 무장창 내부에 압력 변화가 발생한다. 이때, 무장 시스템과 무장에 작용하는 공력은 무장 투하시에 무장의 공력적 특성 변화에는 중요한 영향을 미치지만, 설계 하중 관점에서 Critical하지 않으므로, 무장창 안에서의 초기 압력 상태는 관성하중만 고려한다. 그러나, 무장창 내부 후방 구조물의 압력은 무시할 수 없으므로, 평판의 항력 계수와 투영 면적을 고려하여 최종 반영한다.
When the armed window is opened, a pressure change occurs inside the armed window. At this time, the aerodynamic force acting on the arming system and the arming has a significant influence on the aerodynamic characteristics of the arming during arming release, but it is not critical from the point of view of the design load, so the initial pressure state in the armed window only considers the inertia load. However, the pressure of the rear structure inside the armed window cannot be ignored, so the drag coefficient and the projected area of the plate are taken into account.

- 중량 자료 생성-Weight data generation

관성 하중을 계산하기 위한 중량 자료는 CATIA 모델로부터, 연속체 구조물을 조각조각 나누어 절점으로 구성한 절점 중량과 무장이나 계통 부품과 같이 하나의 덩어리로 표시할 수 있는 덩어리 중량으로 구별하여, 중량, 무게 중심 및 회전관성(MOI)의 자료를 생성한다.
The weight data for calculating the inertial load is divided from the CATIA model by the weight of the center, the center of gravity, and the mass of the continuum structure, which is divided into slices and the mass of masses that can be expressed as a single mass, such as armed or system parts. Generate rotational inertia (MOI) data.

- 하중 해석-Load analysis

- 하중 해석 프로그램-Load analysis program

내부 무장창 해석을 위해 MATLAB 프로그램을 사용하여, 도 4와 같이 내부 무장창 설계에 필요한 각 부분별 하중을 계산할 수 있는 프로그램 SELA를 개발하였다. 이 프로그램은 크게 기초 자료 추출 모듈, 자료 생성 모듈, 계산 모듈, 결과 출력 모듈로 구성되어 있다. 이 프로그램으로부터 생성된 결과를 초기 설계 하중으로 사용하기에 충분하지만, 미사일 운반 시스템, 미사일 발사 및 폭탄 투하 해석에 대해서는 추가적인 동하중 해석을 수행하여, 최종 하중을 생성해야 한다.
Using the MATLAB program for the analysis of the internal armored window, the program SELA that can calculate the load for each part required for the internal armored window design as shown in FIG. This program consists of basic data extraction module, data generation module, calculation module and result output module. The results from this program are sufficient to be used as initial design loads, but additional dynamic load analysis should be performed for missile transport systems, missile launches, and bomb release analyzes to generate the final load.

- 공력/관성력 계산-Aerodynamic / Inertial force calculation

덮개문, IWB 의 공력 하중은 패널 압력은 식 (1)을 사용하여 각 패널 하중으로 변환한 후, 하중 참조점(LRP, Load Reference Point)에 누적한다. 관성 하중은 중량 아이템별 하중을 계산한 후, 무장 CG와 LRP 위치에서의 등가 하중으로 변환한다. 비상 착륙시의 제한 하중 배수는 도 5를 적용한다.
The aerodynamic load of the cover door and IWB is accumulated at the load reference point (LRP) after the panel pressure is converted to each panel load using equation (1). The inertial load is calculated by the weight item weight, and then converted to the equivalent load at the armed CG and LRP positions. The limit load multiple during emergency landings applies to FIG. 5.

- 미사일 시스템 계산-Missile system calculation

미사일 운반 시스템은 도 6과 같이 Trapeze 방식을 사용한다. 이 시스템의 기본 구조는 미슬 Launcher에 두 개의 링크가 연결되어 있고, 후방 링크에 작동 액추에이터가 장착되어 있다.
The missile transport system uses the Trapeze method as shown in FIG. 6. The basic structure of the system is two links connected to the mistletoe launcher and an actuating actuator on the rear link.

작동 액추에이터 설계 하중은 도 7과 같이 2D 평면으로 가정하여, 시스템에 중요한 영향을 주는 Fx, Fy 및 Mz 하중만을 외력으로 부가하고, 열림 각도에 따른 기동 하중과 미사일의 Hang Fire 조건이나 Tip-off 상태에서의 정적 조건을 고려하여 최종 하중을 결정한다. 액추에이터 하중과 각 지지부 하중은 ADAMS를 이용한 동하중 해석과 FEM 해석을 통해 검증을 수행한다.
The actuating actuator design load is assumed to be a 2D plane as shown in FIG. 7, and only the Fx, Fy, and Mz loads that have an important effect on the system are added as external forces, and the maneuvering load according to the opening angle and the hang fire condition or tip-off state of the missile. Determine the final load taking into account static conditions at. Actuator load and supporting load are verified by dynamic load analysis and FEM analysis using ADAMS.

- 해석 결과- Analysis result

- 하중 좌표계-Load coordinate system

해석 편의를 위해 하중 좌표계를 사용하며, 무장과 같은 장착물은 공력 특성을 고려하여, 도 8과 같이 정의한다. 덮개문의 경우는 도 9와 같이 문이 열리려는 방향을 +방향으로 정의하고, 이 힘에 의해 발생하는 힌지 모우멘트를 양의 방향으로 정의한다.
For the convenience of analysis, a load coordinate system is used, and mountings such as arming are defined as shown in FIG. 8 in consideration of aerodynamic characteristics. In the case of the cover door, as shown in FIG. 9, the direction in which the door is to be opened is defined in the + direction, and the hinge moment generated by this force is defined in the positive direction.

- 무장 하중Armed load

도 10은 미사일 시스템 설계용 하중 해석 결과이다. X 방향의 하중은 Hang fire 조건과 비상 착륙 조건이 중요하며, Y 방향 하중은 비상 착륙 조건과 기동 조건이 중요함을 알 수 있다.10 is a load analysis result for the missile system design. Hang fire condition and emergency landing condition are important for X direction load, and emergency landing condition and maneuver condition are important for Y direction load.

Z 방향의 하중은 Tip-off 하중과 기동 하중이 중요하게 나타난다. 도 11은 Bomb 시스템 설계용 하중 해석 결과이다. Bomb 하중의 경우는 큰 무장 중량 효과로 인해, 대부분의 경우 비상 착륙 조건이 가장 중요하게 나타난다.
For the load in the Z direction, tip-off and maneuvering loads are important. 11 is a load analysis result for Bomb system design. In the case of bomb loads, due to the large armed weight effect, emergency landing conditions are most important in most cases.

- 덮개문 하중-Cover door load

도 12는 스텔스 형상에서의 덮개문 설계와 덮개문 작동 액추에이터 설계용 하중 해석 결과를 나타낸다. 덮개문의 경우는 닫힌 상태에서의 방향별 압력과 열린 상태에서의 방향별 압력을 모두 고려하여야 하며, 또한 구간별로 작용하는 하중을 계산하여 적절한 액추에이터 위치와 설계 하중을 계산해야 한다. 특이할 점은 IWB의 위치가 동체 중앙부에 위치하고 있음으로 인해, 충격파로 생각되는 급격한 압력 변화가 발생함을 확인할 수 있다.
Fig. 12 shows load analysis results for cover door design and cover door operating actuator design in stealth shape. In the case of cover doors, both the directional pressure in the closed state and the directional pressure in the open state are to be considered, and the appropriate actuator position and the design load are to be calculated by calculating the load acting on each section. Of particular note is that the position of the IWB is located in the center of the fuselage, it can be seen that a sudden pressure change, which is considered a shock wave occurs.

- 결 론- conclusion

본 발명을 통해 내부 무장창 설계에 필요한 하중 해석을 수행했다. 이를 위해, 여러 종류의 기초 자료들을 생성했으며, 특히, 공력 하중의 경우 3D 패널 방법을 사용해 만족스러운 결과를 얻을 수 있다.Through the present invention, the load analysis required for the design of the internal armored window was performed. To this end, a number of basic data were generated, especially for aerodynamic loads, using the 3D panel method to obtain satisfactory results.

또한, 해석 편의를 위한 무장창 하중 해석용 프로그램을 개발했다. 끝으로, 덮개문, 무장 운반, 발사 및 투하 시스템을 설계하기 위한 하중 해석을 수행하여, 설계를 위한 최적 조건을 생성하였다.We also developed a program for armed window load analysis for ease of analysis. Finally, load analysis was performed to design cover doors, armed hauling, launching and dropping systems to create the optimum conditions for the design.

본 발명을 통해 획득한 방법과 해석 기법은 앞으로 개발하고자 하는 무장 시스템과 5 세대 항공기 개발에 성공적으로 사용될 수 있을 것이다.
The methods and analysis techniques obtained through the present invention will be successfully used for the development of armed systems and fifth generation aircraft to be developed in the future.

이상에서는 본 발명의 실시예를 예로 들어 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안되며, 이하에 기재된 특허청구범위에 의해 해석되어야 함이 자명하다.Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications may be made by those skilled in the art. Therefore, it should be understood that the present invention should not be construed as being limited to the above embodiments, but should be construed in accordance with the following claims.

100 : 기조 자료 생성 모듈
200 : 자료 생성 모듈
300 : 계산 모듈
400 : 결과 출력 모듈
100: keynote data generation module
200: data generation module
300: calculation module
400: result output module

Claims (9)

내부 무장 창 설계를 위해 미리 정해진(predetermined) 요구도 및 설계 기준을 설정하고, 미리 정해진 상기 요구도 및 상기 설계 기준에 의거하여 내부 무장 창 설계를 위한 기초 자료를 추출하는 기초 자료 추출 모듈(100)과,
상기 기초 자료 추출 모듈(100)에서 추출된 내부 무장 창 설계를 위한 상기 기초 자료에 의거하여 중량 자료를 생성하는 자료 생성 모듈(200)과,
상기 자료 생성 모듈(200)에서 생성된 중량 자료를 이용하여 무장 창 설계를 위한 하중을 계산하는 계산 모듈(300)과,
상기 계산 모듈(300)에서 계산된 무장 창 설계를 위한 하중 값을 출력하는 결과 출력 모듈(400)을 포함하되,
상기 자료 추출 모듈(100)에서,
상기 요구도 및 상기 설계 기준은 비행 형상 및 임무에 따른 기동 영역과, 비상 착륙 상황과, 발사 시간과, 스핀과, 발사 하중이고,
상기 기초 자료는 항공기 형상과, 무장 장착 형상과, 항공기 기동 변수와, 공력 자료와, 중량 자료와, 발사 프로파일과, 마찰 계수이며,
상기 자료 생성 모듈(200)에서,
상기 중량 자료는 무장 창 공력 하중과, 덮개문 공력 하중과, 무장 공력 하중이고,
상기 덮개문 공력 하중은 덮개문이 닫힘 형상과, 상기 덮개문이 열림 형상의 결과를 각각 추출하며,
상기 덮개문 공력 하중을 추출하기 위해,
Figure 112013053428752-pat00006
식(1)
(여기서, Pi는 ith 패널에 작용하는 압력, q는 해석 조건에서의 동압력, Cp_i는 ith 패널의 압력 계수, Fi는 각 방향별 패널에 작용하는 하중, Ai는 ith 패널 면적, ni는 ith 패널의 normal 방향 벡터)
을 통해 상기 덮개문 공력 하중을 추출하고,
상기 계산 모듈(300)에서,
무장 창 설계를 위한 하중을 계산할 경우, 무장 창 공력 하중과, 덮개문 공력 하중과, 무장 공력 하중에, 관성 하중 및 미사일 운반 시스템의 하중을 포함하여 계산하는 것을 특징으로 하는 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템.
Basic data extraction module 100 for setting a predetermined requirement and design criteria for the interior armed window design and extracting the basic data for the interior armed window design based on the predetermined requirements and the design criteria. and,
A data generation module 200 generating weight data based on the basic data for designing the internal armed window extracted by the basic data extraction module 100;
Calculation module 300 for calculating the load for armed window design using the weight data generated by the data generation module 200,
Including a result output module 400 for outputting the load value for the armed window design calculated in the calculation module 300,
In the data extraction module 100,
The requirements and the design criteria are maneuvering area according to flight shape and mission, emergency landing situation, launch time, spin, launch load,
The basic data are aircraft shape, armed shape, aircraft maneuvering parameters, aerodynamic data, weight data, launch profile, friction coefficient,
In the data generation module 200,
The weight data are armed window aerodynamic load, cover door aerodynamic load, armed aerodynamic load,
The cover door aerodynamic load extracts the results of the cover door closed shape and the cover door open shape, respectively,
To extract the cover door aerodynamic load,
Figure 112013053428752-pat00006
Equation (1)
Where P i is the pressure acting on the i th panel, q is the dynamic pressure under the analysis conditions, C p_i is the pressure coefficient of the i th panel, F i is the load acting on the panel in each direction, and A i is i th Panel area, n i is the normal direction vector of i th panel)
Through the cover door aerodynamic load,
In the calculation module 300,
When calculating the load for armed window design, the armed window aerodynamic load, cover door aerodynamic load, armed aerodynamic load, including inertial load and missile carrying system load are included. Load analysis system for window design.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 결과 출력 모듈(400)에서,
무장 창 설계를 위한 하중 값은 하중 좌표계를 이용하여 출력하는 것을 특징으로 하는 5세대 전투기의 내부 무장 창 설계를 위한 하중 해석 시스템.
The method of claim 1,
In the result output module 400,
A load analysis system for designing an internal armed window of a fifth generation fighter, characterized by outputting a load value for armed window design using a load coordinate system.
삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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ARGON을 이용한 스마트 무인기 비행하중해석, 신정우 외, 한국항공우주학회, 제15권 2호 (2005) *
ARGON을 이용한 스마트 무인기 비행하중해석, 신정우 외, 한국항공우주학회, 제15권 2호 (2005)*
DEPARTMENT OF DEFENSE DESIGN CRITERIA STANDARD AIRBORNE STORES, SUSPENSION EQUIPMENT AND AIRCRAFT-STORE INTERFACE (CARRIAGE PHASE), United States of America Department of Defense (2005) *
DEPARTMENT OF DEFENSE DESIGN CRITERIA STANDARD AIRBORNE STORES, SUSPENSION EQUIPMENT AND AIRCRAFT-STORE INTERFACE (CARRIAGE PHASE), United States of America Department of Defense (2005)*

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