KR101549526B1

KR101549526B1 - 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치

Info

Publication number: KR101549526B1
Application number: KR1020140028807A
Authority: KR
Inventors: 이영빈; 오세윤; 이종건
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2015-09-03

Abstract

본 발명은 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치에 관한 것으로, 지면에 영향을 받는 바람의 경계층을 측정하도록, 바람을 발생시키는 풍동시험장에 설치된 경계층 측정부와, 경계층의 두께를 근거로, 바람을 공급받게 되는 비행모델의 최초높이를 산출하는 데이터 처리부와, 비행모델의 자세각과 지면과의 거리를 조절할 수 있도록 풍동시험장에 구비된 모델위치제어부를 포함하며, 비행모델에 거리센서가 장착됨으로써, 지면효과 풍동실험에 있어서 손쉽고 빠르게 다양한 조건에 대하여 실험을 수행할 수 있는 효과가 있는 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치를 제공한다.

Description

지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치{GROUND EFFECT TEST APPARATUS BUILT-IN SURFACE COLLISION PROTECTION FUNCTION}

본 발명은 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍동시험 중 비행모델과 지면의 충돌이 방지되는 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치에 관한 것이다.

항공기 개발과정에 있어서 이착륙 성능을 평가/검증하기 위해서는 실제 상황과 동일한 지면효과 모사장치가 필요하다.

이착륙 성능을 평가/검증하기 위한 실제상황은 일정한 받음각을 가지고 항공기가 지면으로 일정한 속도로 접근함을 말하여 여기서 지면효과의 영향을 분석하여야 하며 이를 위해서는 풍동 실험 시 이착륙 동작모사장치와 지면모사가 필요하다.

지면효과 실험을 하기 위한 항공기 비행모델의 접근 방법은 크게 비행모델이 고정되어 있는 방법과 비행모델이 움직이는 방법으로 나눌 수 있다.

비행모델이 고정되어 있는 방법은 비행모델이 움직이지 못하는 경우에 고정지면판을 움직여 지면효과를 측정할 수 있다.

그러나 비행모델의 지지형태에 따라 고정지면판의 길이, 형상 등이 결정되며, 비행모델과 고정지면판 사이의 거리를 조절하는데 상당한 시간과 노동력이 필요하다.

비행모델이 움직이는 경우는 대부분 지면이 움직이지 못하는 경우로서 실험물체를 직접 움직이면서 지면과 실험물체의 거리를 조절한다.

하지만 현재 이용되고 있는 이송장치의 경우 실험물체와 지면의 충돌방지기능이 없어 실험 중 비행모델의 손상이 빈번히 발생한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0031671호(2011.03.29.)

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 풍동시험 중 비행모델과 지면의 충돌이 방지되는 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치는, 경계층 측정부와, 모델 위치 제어부와, 데이터 처리부로 구성된다.

경계층 측정부는 다점 레이크를 이용하여 풍동시험부에 장착하고 풍동시험부에서 발생하는 경계층의 두께를 측정한다.

경계층 두께 측정결과를 데이터 처리부로 전달하여 시험부의 변위두께를 결정하고 이를 바탕으로 지면과 모델의 최초높이가 결정된다.

모델위치제어부는 최초 지면과 비행모델의 거리를 바탕으로 항공기의 이착륙 과정에 따라 비행모델의 자세각을 조절하고 비행모델과 지면과의 거리를 조절하게 된다.

모델위치제어부는 자유비행모드를 기본적으로 제공하며, 비행모델의 Pitch sweep 모드와 측풍효과에 대한 Yaw sweep 모드를 제공한다.

비행모델에 비접촉 거리센서를 장착하여 비행모델과 지면과의 거리를 측정하고 풍동시험 전 비행모델을 기동시켜 한계 거리를 확인하고 이를 거리제한 제어기에 제한치로 설정한다.

거리제한 제어기는 시험 중 측정거리가 설정된 제한치에 도달하면 신호를 발생시켜 모델 위치 제어기가 동작을 멈추도록 하여 비행모델의 지면과의 충돌을 방지할 수 있다.

데이터 처리부의 경우, 경계층 측정장치에서 측정되는 시험부 바닥의 경계층 두께를 정량적으로 계산하여 실질적으로 필요한 유동속도에 따른 변위두께를 계산하여 이를 모델 위치 제어부에 제공하고 모델 위치 제어부에서는 이를 바탕으로 지면과 비행모델의 거리를 결정한다.

이러한 본 발명에 따른 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치에 의하면, 지면효과 풍동실험에 있어서 손쉽고 빠르게 다양한 조건에 대하여 실험을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존의 비연속적인 지면효과시험을 연속적인 시험방법으로 개선하여 풍동 실험의 경제적 시간적인 효율성을 증대시킬 수 있다.

또한, 결과 정확도 역시 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치의 개요도,
도 2는 도 1의 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치에 구비된 경계층 측정부의 정면도, 평면도 및 우측면도,
도 3은 도 1의 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치에 구비된 모델위치제어부의 작동상태 예시도,
도 4는 도 1의 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치에 구비된 거리센서의 작동 블록도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치는, 지면(110)에 영향을 받는 바람(120)의 경계층(130)을 측정하도록, 바람(120)을 발생시키는 풍동시험장에 설치된 경계층 측정부(100)와, 경계층(130)의 두께를 근거로, 바람(120)을 공급받게 되는 비행모델(310)의 최초높이를 산출하는 데이터 처리부(200)와, 비행모델(310)의 자세각과 지면(110)과의 거리를 조절할 수 있도록 풍동시험장에 구비된 모델위치제어부(300)를 포함한다.

또한, 비행모델(310)에 거리센서(311)가 장착된 것을 특징으로 한다.

상기 경계층 측정부(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 지면(110)으로부터 소정간격으로 풍동측정판(141)이 나열된 다점 레이크(140)이다.

풍동측정판(141)은 얇은 바늘 형상의 전면과 후면 및 전면과 후면을 연결하는 판상의 날개부로 구성되며, 날개부는 서로 수평하게 배치되고, 몸체판과 수직을 이루도록 몸체판과 일체로 형성된다.

몸체판의 최하단에는 부착판이 형성되며, 부착판은 풍동시험장 바닥에 볼트로 고정된다.

상기 데이터 처리부(200)는 경계층(130)의 두께를 정량적으로 계산하고, 바람(120)의 속도에 따른 시험부(150)의 변위 두께를 산출하여 모델위치제어부(300)에 전송하게 된다.

시험부(150)는 경계층(130)을 포함하는 소정높이의 공간으로 비행모델(310)이 착륙됨을 가정했을 때, 착륙속도와 착륙각도를 고려하여 결정된다. 즉, 최초 비행모델(310)의 높이로 부터 착륙속도와 착륙각도에 비례하여 점점 줄어들게 된다.

다시 말해서, 상기 모델위치제어부(300)는 미리 결정된 시험부(150)의 변위 두께에 따라 비행모델(310)의 높이를 변경하게 된다.

상기 모델위치제어부(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 비행모델(310)의 피치 앵글, 롤 앵글, 요 앵글 제어가 가능한 자유비행모드(M1)와 이착륙모드(M2)가 구현가능하도록 구성되는데, 모델위치제어부(300)는 풍동시험장에 기립된 봉(320)과, 봉(320)에 구비된 이송장치(330)를 포함하며, 이송장치(330)는 봉(320)의 길이방향 중심축을 따라 이동 및 회전 가능하도록 봉(320)에 구비되며, 봉(320)의 길이방향 중심축과 이루는 각도가 변형가능하도록 형성되며, 모델위치제어부(300)에 구비된 이송장치(330)에 비행모델(310)이 부착된다.

거리센서(311)를 통해 측정된 비행모델(310)의 높이 정보를 근거로 모델위치제어부(300)의 작동을 제어하는 거리제한 제어기(340)가 모델위치제어부(300)에 구비된다.

거리제한 제어기(340)는 도 4에 도시된 바와 같이, 비행모델(310) 저면에 부착된 거리센서(311)를 통해 측정된 비행모델(310)과 지면(110)의 거리 신호인 측정신호를 수신하는 인터락 서킷 유닛(341)과, 측정신호가 특정값일 때 인터락 서킷 유닛(341)에서 생성된 정지신호를 수신하여, 비행모델(310)을 상하로 이동시키는 모터를 정지시키는 모터 컨트롤 팩 또는 드라이브 유닛으로 구성되는 모터제어부(342)를 포함한다.

100: 경계층 측정부 110: 지면
120: 바람 130: 경계층
140: 다점 레이크 141: 풍동측정판
150: 시험부 200: 데이터 처리부
300: 모델위치제어부 310: 비행모델
311: 거리센서 320: 봉
330: 이송장치 340: 거리제한 제어기
341: 인터락 서킷 유닛 342: 모터제어부

Claims

지면에 영향을 받는 바람의 경계층을 측정하도록, 상기 바람을 발생시키는 풍동시험장에 설치된 경계층 측정부;
상기 경계층의 두께를 근거로, 상기 바람을 공급받게 되는 비행모델의 최초높이를 산출하는 데이터 처리부;
상기 비행모델의 자세각과 상기 지면과의 거리를 조절할 수 있도록 상기 풍동시험장에 구비된 모델위치제어부;를 포함하며,
상기 비행모델에 거리센서가 장착된 것을 특징으로 하는 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치에 있어서,
상기 경계층 측정부는,
상기 지면으로부터 소정간격으로 풍동측정판이 나열된 다점 레이크를 포함하고, 상기 풍동측정판은 바늘 형상의 전면과 후면 및 전면과 후면을 연결하는 판상의 날개부로 구성되며, 상기 날개부는 서로 수평하게 배치되고, 몸체판과 수직을 이루도록 몸체판과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 데이터 처리부는 상기 경계층의 두께를 정량적으로 계산하고, 상기 바람의 속도에 따른 시험부의 변위 두께를 산출하여 상기 모델위치제어부에 전송하는 것을 특징으로 하는 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치.
제3항에 있어서,
상기 모델위치제어부는 상기 시험부의 변위 두께에 따라 상기 비행모델의 높이를 변경하는 것을 특징으로 하는 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 모델위치제어부는 상기 비행모델의 피치 앵글, 롤 앵글, 요 앵글 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 모델위치제어부는
상기 풍동시험장에 기립된 봉과,
상기 봉에 구비된 이송장치를 포함하며,
상기 이송장치는 상기 봉의 길이방향 중심축을 따라 이동 및 회전 가능하도록 상기 봉에 구비되며,
상기 이송장치는 상기 봉의 길이방향 중심축과 이루는 각도가 변형가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 모델위치제어부에 구비된 이송장치에 상기 비행모델이 부착된 것을 특징으로 하는 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치.
제1항에 있어서,
상기 거리센서를 통해 측정된 상기 비행모델의 높이 정보를 근거로 상기 모델위치제어부의 작동을 제어하는 거리제한 제어기가 상기 모델위치제어부에 구비된 것을 특징으로 하는 지면 충돌방지 기능이 내장된 비행체 지면효과 시험장치.