KR102009845B1

KR102009845B1 - 유동관통형 비행체의 풍동시험장치 및 이를 이용한 풍동시험방법

Info

Publication number: KR102009845B1
Application number: KR1020180027572A
Authority: KR
Inventors: 김성철; 유천종; 진현
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2019-08-12

Abstract

제안기술은 유동관통형 비행체의 풍동시험장치 및 이를 이용한 풍동시험방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불어내기식 고속풍동에서 유동관통형 비행체의 공력특성을 예측하기 위한 시험 장치에 있어서, 후방 구조물의 영향을 최소화하기 위한 피토프로브(Pitot probe) 장치와 과도한 충격 하중으로부터 측정 센서를 보호하기 위한 과하중 방지 장치가 구성된 풍동시험장치 및 이를 이용한 풍동시험방법에 관한 발명이다.

Description

유동관통형 비행체의 풍동시험장치 및 이를 이용한 풍동시험방법{Wind-tunnel test device for flow through type vehicle and wind-tunnel test method using thereof}

제안기술은 유동관통형 비행체의 풍동시험장치 및 이를 이용한 풍동시험방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불어내기식 고속 풍동에서 유동관통형 비행체의 공력특성을 예측하기 위한 시험 장치에 있어서, 후방 구조물의 영향을 최소화하기 위한 피토프로브(Pitot probe) 장치와 과도한 충격 하중으로부터 측정 센서를 보호하기 위한 과하중 방지 장치가 구성된 풍동시험장치 및 이를 이용한 풍동시험방법에 관한 발명이다.

일반적으로, 풍동시험은 실제 비행체에 작용하는 공기역학적 특성을 예측하기 위해 인위적인 흐름 안에 축소 또는 확대시킨 모형을 설치하여 모형에 작용하는 공력을 측정하는 지상시험이다.

일반적인 유동관통형 비행체의 풍동시험모형은 두부, 외부동체, 내부동체 및 흡입구 등으로 구성되며, 모형에 작용하는 공력 성분을 측정하는 공력측정 센서와, 내부 유동의 마하수, 유량비 및 내부항력 보정용 출구전압력을 측정하는 피토프로브(Pitot probe) 등이 더 구성된다.

풍동시험에서는 모형 후방 부위에 생성되는 와류(wake) 및 모델을 지지하는 구조물 등으로 인해 실제 비행체와 다른 환경 조건을 갖게 되는데, 이로 인한 영향으로 실제 비행체에는 존재하지 않는 힘과 모멘트를 발생시키기도 하므로 자료 처리 과정에서 이를 보정시켜야만 한다.

따라서 시험 모형의 후방 부위에 작용하는 저면압력과 자유류 정압 간의 차압을 보정시켜야만 하며, 모델 후방부위에 작용하는 저면압력과 자유류 정압 간의 차압을 저면 면적과 곱하여 밸런스에서 나온 항력 계수에 빼주게 되는데 이 과정을 저면압력 보정이라 한다.

상기 저면압력은 시험모델 내부의 저면압력 측정튜브를 이용하여 측정하게 되는데, 일반적인 시험모델의 후방에는 상기 피토프로브 등이 장착되기 때문에 상기 피토프로브에 의해 저면압력의 측정값이 변하게 된다.

이는 시험모델 후방 구조물로 인한 와류 및 기타 현상에 의한 것으로, 정확한 저면압력 측정값을 위해서는 상기 피토프로브를 제거한 후 재실험하여 보정해줘야 하는 불편함이 있다.

한편, 폐회로 연속식 풍동에서는 바이패스라인(by-pass line)을 통해 유동이 목표로 하는 속도에 다다를 때까지 서서히 압력을 높여 가지만, 불어내기식 풍동에서는 고압 압축탱크와 연결된 조절밸브를 열거나 닫음으로써 시험을 하게 된다.

특히 불어내기식 풍동에서는 조절밸브를 열었을 때 시험부 내에 수직 충격파가 발생하여 흐르게 됨으로써 시험부에 장착된 시험모델에 매우 큰 충격 하중을 가하게 된다. 이를 초기하중(starting load)이라 부른다.

또한, 조절밸브를 닫았을 때 또 한 번의 큰 충격하중인 정지하중(stopping load)이 발생하게 된다.

이와 같이 초기/정지 하중은 공력하중 보다 크게는 20배 이상의 힘을 시험모형에 가하게 되는 문제가 있다.

일본 공개특허 JP2011-252830

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 시험 모형 후방에 피토프로브 장치를 설치한 후 상기 피토프로브 유무에 따른 압력 및 공력을 측정함으로써 비행체 후방 구조물 유무에 따른 항력을 보정하는데 목적이 있다.

또한, 과하중 방지 장치를 설치함으로써 초기/정지 하중으로 인한 모형 손상을 방지하고, 과도한 충격 하중으로부터 측정센서를 보호하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유동관통형 비행체의 풍동시험장치에 있어서,

두부;

두부 측 전단에는 흡입구가 형성되는 일정 길이의 외부동체;

외부동체의 내측에 위치하며, 중심축이 외부동체의 후단 측 중심축과 동축인 내부동체;를 포함하며,

내부동체와 동축이 되도록 전단부 일정 길이 부분이 내부동체의 후단으로부터 전단을 향하여 내부동체의 내측에 삽입되는 지지봉이 포함되며,

내부동체 외측 부분의 지지봉에는 피토프로브(Pitot probe)가 설치되고,

내부동체 내측 부분의 지지봉에는 과하중방지 장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.

피토프로브는, 피스톤유닛과 압력측정유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

피토프로브의 피스톤유닛은,

중심축이 지지봉의 길이방향과 평행하는 일정 길이의 실린더;

실린더의 내측을 왕복 운동하는 피스톤헤드;

피스톤헤드가 지지봉의 전단을 향하여 이동하도록 실린더 내측에 공압을 가하기 위한 공압튜브;

일단이 피스톤헤드에 연결되어, 피스톤헤드의 왕복 운동에 따라 실린더 내측으로 삽입되는 길이가 가변되는 피스톤로드;

실린더 내에서 피스톤헤드의 전단 측에 위치하며, 내측에 피스톤로드의 전단이 삽입되는 피스톤로드 스프링;

피스톤로드의 이동을 가이드하는 가이드;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

피토프로브의 압력측정유닛은,

하단이 피스톤로드의 타단 측에 힌지 연결되는 제1로드;

상단이 제1로드의 상단에 힌지 연결되며, 하단이 지지홈의 바닥면에 힌지 연결되는 제2로드;

후단이 제1로드의 상단 및 제2로드의 상단과 힌지 연결되며, 풍동시험 시 압력을 측정하는 SUS튜브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

피토프로브는,

지지봉의 외경면에 형성되며, 지지봉의 길이방향으로 일정 길이 형성된 지지홈 내측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

압력측정유닛은 풍동시험 시 지지홈의 외측으로 돌출되는 것을 특징으로 한다.

가이드는,

상하방향 중심선이 실린더의 중심축과 동일선상에 위치하며, 피스톤로드의 일측과 맞닿아 피스톤로드의 이동을 가이드하는 가이드부;

가이드부를 지지홈의 바닥면에 고정시키는 고정부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

피토프로브는 지지봉의 둘레방향으로 180도 위치에 각각 위치하는 것을 특징으로 한다.

내부동체 내측 부분의 지지봉에서 과하중방지 장치의 전단에는 저면 압력(Pc)을 측정하기 위한 저면압력 측정튜브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

내부동체 내측 부분의 지지봉에서 저면압력 측정튜브의 전단에는 공력을 측정하기 위한 공력측정센서가 설치되는 것을 특징으로 한다.

풍동시험 시 압력측정유닛이 상지홈 외측에 돌출된 상태일 때,

공력측정센서를 이용하여 공력을 측정하고, 저면압력 측정튜브와 SUS튜브를 이용하여 압력을 측정하는 것을 특징으로 한다.

풍동시험 종료 후 압력측정유닛이 지지홈 내측에 삽입된 상태일 때,

공력측정센서를 이용하여 공력을 측정하고, 저면압력 측정튜브를 이용하여 압력을 측정하는 것을 특징으로 한다.

풍동시험 시 측정된 공력 및 압력 값과, 풍동시험 종료 후 측정된 공력 및 압력 값을 비교하여 비행체 후방 구조물 유무에 따른 항력을 보정하는 것을 특징으로 한다.

과하중방지 장치는, 중심축이 내부동체의 중심축과 동축이 되도록 내부동체의 내측에 위치하는 주실린더와,

주실린더의 내측 전단에 위치하는 스토퍼유닛과,

주실린더의 내측에 위치하는 제1피스톤유닛 및 제2피스톤유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1피스톤유닛은,

중심축이 주실린더와 동축이며, 주실린더 내측에 위치하는 제1실린더;

제1실린더의 내측을 왕복 운동하는 제1실린더 피스톤헤드;

제1실린더 피스톤헤드가 제1실린더의 전단을 향하여 이동하도록 제1실린더 내측에 공압을 가하기 위한 제2공압튜브;

후단이 제1실린더 피스톤헤드에 연결되어, 제1실린더 피스톤헤드의 왕복 운동에 따라 제1실린더 내측으로 삽입되는 길이가 가변되는 제1피스톤로드;

제1실린더 내에서 제1실린더 피스톤헤드의 전단 측에 위치하며, 내측에 제1피스톤로드의 전단이 삽입되는 제1피스톤로드 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

제2피스톤유닛은,

제1실린더의 중심축과 동축이고, 제1실린더 보다 긴 길이를 가지며, 내측면이 제1실린더의 외측면에 접하는 제2실린더;

후단이 제1피스톤로드의 전단에 연결되어, 제1피스톤로드의 직선운동에 따라 제2실린더 내측으로 삽입되는 길이가 가변되는 제2피스톤로드;

후단이 제2피스톤로드의 전단에 연결되며, 전단으로 갈수록 단면적이 줄어드는 테이퍼 형상으로 형성되는 테이퍼헤드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

스토퍼유닛은,

주실린더의 둘레방향으로 서로 180도 위치에 각각 설치되며, 주실린더의 중심축에 대해 수직 운동하는 스토퍼부;

일정 길이의 막대 형상이며, 주실린더의 중심축과 평행하도록 스토퍼부의 전단면 및 후단면 각각에 설치되는 스토퍼 브라켓;

주실린더의 중심축과 수직이 되도록 주실린더의 내측면으로부터 일정 길이 연장되며, 제2실린더의 전단과 스토퍼부 사이에 설치되고, 스토퍼부의 수직 운동 시, 스토퍼부의 이동에 의한 스토퍼 브라켓의 수직 이동을 가이드하는 스토퍼 브라켓 가이드;

스토퍼 브라켓 가이드와 스토퍼부 사이 위치하며, 내측에는 주실린더의 중심축과 수직이 되도록 주실린더의 내측면으로부터 일정 길이 연장 된 스프링 중심축이 삽입되어 스토퍼 브라켓의 수직 이동에 의해 압축 및 인장되는 스토퍼 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

스토퍼부의 내측면은,

후단면으로부터 전단면을 향하여 일정 길이까지는 전단면으로 갈수록 주실린더의 중심축을 향하여 일정 각도 기울어지는 경사면으로 형성되며,

경사면의 후단으로부터 전단면까지는 주실린더의 중심축과 평행하는 평행면인 것을 특징으로 한다.

제2공압튜브에 공압이 가해지지 않는 상태일 때,

스토퍼부는 주실린더 내측에 삽입되어 서로 180도 위치인 스토퍼부의 내측면 사이 간격이 가장 좁은 상태인 것을 특징으로 한다.

제2공압튜브에 공압이 가해지면,

제1피스톤로드 및 제2피스톤로드의 직선 운동에 의해 테이퍼헤드의 테이퍼 경사면이 스토퍼부의 경사면에 슬라이딩 되면서 테이퍼헤드가 주실린더의 전단 측으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

주실린더의 전단 측을 향한 테이퍼헤드의 이동에 의해 스토퍼부는 주실린더의 외측으로 돌출되도록 수직 운동하여, 외측면이 내부동체의 내측면에 맞닿는 것을 특징으로 한다.

스토퍼부와 내부동체의 접촉에 의해 내부동체에 가해지는 충격 하중이 지지봉에 전달되어 내부동체에 가해지는 충격 하중이 감소되는 것을 특징으로 한다.

풍동시험 이전 스토퍼부와 내부동체를 접촉시켜 풍동 시험 초기에 가해지는 초기 충격 하중을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

풍동 시험 초기에 가해지는 초기 충격 하중을 감소시키기 위한 스토퍼부와 내부동체의 접촉은 풍동 시험 후 마하수가 안정되면 접촉 해제되는 것을 특징으로 한다.

풍동 시험 시, 풍동 시험 초기에 가해지는 충격 하중을 감소시키기 위한 스토퍼부와 내부동체의 접촉이 해제되면 공력을 측정하는 것을 특징으로 한다.

풍동 시험 종료 전, 스토퍼부와 내부동체를 접촉시켜 풍동 시험 종료 시 가해지는 정지 충격 하중을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유동관통형 비행체의 풍동시험방법에 있어서,

피토프로브장치를 이용한 항력 보정 방법은,

피토프로브의 압력측정유닛을 지지홈의 외측으로 돌출시키는 압력측정유닛 돌출 단계;

저면압력 측정튜브 및 공력측정센서를 이용하여 저면압력 및 공력을 측정하는 제1측정 단계;

압력측정유닛을 지지홈 내측으로 삽입시키는 압력측정유닛 삽입 단계;

저면압력 측정튜브 및 공력측정센서를 이용하여 저면압력 및 공력을 재측정하는 제2측정 단계;

제1측정 단계에서의 측정값과 제2측정단계에서의 측정값을 비교하는 측정값 비교 단계;

측정값 비교 단계에서 얻어진 비교값을 이용하여 항력을 보정하는 단계;를 포함한다.

과하중방지 장치를 이용한 과하중방지 방법은,

초기 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치 설치 단계;

내부동체에 초기 충격하중이 가해지는 단계;

초기 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치의 설치를 해제하는 단계;

비행체에 가해지는 공력 측정 단계

정지 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치 설치 단계;

내부동체에 정지 충격하중이 가해지는 단계;

정지 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치의 설치를 해제하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 피토프로브 장치를 이용하여 비행체 후방 구조물의 영향을 최소화함으로써 고속 충동에서 유동관통형 비행체 모형의 공력 측정 결과의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 과하중 방지 장치를 이용함으로써 불어내기식 고속풍동에서 필연적으로 발생하는 초기/정지 하중으로 인한 모형 손상을 방지할 수 있으며, 과도한 충격으로부터 측정센서를 보호할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유동 관통형 비행체의 시험 모형 및 풍동 시험 장치 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 피토프로브 장치의 공압 구동 시 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 피토프로브 장치의 공압 배출 시 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 과하중 방지 장치의 공압 구동 시 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 과하중 방지 장치의 공압 배출 시 개념도.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 유동관통형 비행체의 풍동시험장치 및 이를 이용한 풍동시험방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불어내기식 고속풍동에서 유동관통형 비행체의 공력특성을 예측하기 위한 시험 장치에 있어서, 후방 구조물의 영향을 최소화하기 위한 피토프로브(Pitot probe) 장치와 과도한 충격 하중으로부터 측정 센서를 보호하기 위한 과하중 방지 장치가 구성된 풍동시험장치 및 이를 이용한 풍동시험방법에 관한 발명이다.

도 1에는 본 발명에 따른 유동 관통형 비행체의 시험 모형 및 풍동 시험 장치 개념도가 도시되어 있다.

본 발명의 풍동시험장치는 두부(2), 상기 두부(2) 측 전단에 흡입구(4)가 형성되는 일정 길이의 외부동체(6), 상기 외부동체(6)의 내측에 위치하며 중심축이 상기 외부동체(6)의 후단 측 중심축과 동축인 내부동체(8) 둥이 포함되며, 상기 내부동체(8)와 동축이 되도록 전단부 일정 길이 부분이 상기 내부동체(8)의 후단으로부터 전단을 향하여 상기 내부동체(8)의 내측에 삽입되는 지지봉(10)이 더 포함된다.

상기 지지봉(10)에서 상기 내부동체(8)의 외측 부분에는 비행체 후방 구조물 유무에 따른 항력을 보정하기 위한 피토프로브(Pitot probe) 장치가 설치되고, 상기 지지봉(10)에서 상기 내부동체(8)의 내측 부분에는 풍동 시험 시 초기 및 정지 하중으로 인한 시험모형의 손상을 방지하기 위한 과하중방지 장치(46)가 설치된다.

먼저, 상기 피토프로브에 대해 설명하도록 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 피토프로브 장치의 공압 구동 시 개념도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 따른 피토프로브 장치의 공압 배출 시 개념도가 도시되어 있다.

상기 피토프로브 장치(14)는 피스톤유닛(16)과 압력측정유닛(32)을 포함하여 구성되는 것으로, 상기 지지봉(10)의 외경면에 형성되며 상기 지지봉(10)의 길이방향으로 일정 길이 형성된 지지홈(12)의 내측에 설치된다. 상기 지지홈(12)은 상기 지지봉(10)의 둘레방향으로 180도 위치에 각각 형성되어 각각의 상기 지지홈(12) 내측에 상기 피토프로브 장치(14)가 설치된다.

상기 피스톤유닛(16)은 항상 상기 지지홈(12) 내측에 위치하게 되지만, 상기 압력측정유닛(32)은 풍동 시험 시 상기 지지홈(12)의 외측으로 돌출되도록 구성된다.

상기 피토프로브 장치(14)의 피스톤유닛(16)은 실린더(18), 피스톤헤드(20), 공압튜브(22), 피스톤로드(24), 피스톤로드 스프링(26) 및 가이드를 포함하여 구성된다.

상기 가이드는, 상하방향 중심선이 상기 실린더(18)의 중심축과 동일선상에 위치하며 상기 피스톤로드(24)의 일측과 맞닿아 상기 피스톤로드(24)의 이동을 가이드하는 가이드부(28)와, 상기 가이드부(28)를 상기 지지홈(12)의 바닥면에 고정시키는 고정부(30)로 구성된다.

상기 실린더(18)는 중심축이 상기 지지봉(10)의 길이방향과 평행하도록 일정 길이로 형성되며, 상기 피스톤헤드(20)는 상기 실린더(18)의 내측을 왕복 운동하게 된다.

상기 공압튜브(22)는 상기 피스톤헤드(20)가 상기 지지봉(10)의 전단을 향하여 이동하도록 상기 실린더(18)의 내측에 공압을 가하는 역할을 한다.

상기 피스톤헤드(20)의 전단에는 상기 피스톤로드(24)의 일단이 연결되며, 상기 피스톤로드(24)는 상기 피스톤헤드(20)의 왕복 운동에 따라 상기 실린더(18) 내측으로 삽입되는 길이가 가변된다. 상기 피스톤헤드(20)의 왕복 운동에 의한 상기 피스톤로드(24)의 직선 이동은 상기 가이드에 의해 가이드된다.

상기 실린더(18) 내에서 상기 피스톤헤드(20)의 전단 측에는 내측에 상기 피스톤로드(24)의 전단이 삽입되는 피스톤로드 스프링(26)이 구비된다. 상기 피스톤로드 스프링(26)은 상기 공압튜브(22)에 공압이 가해질 때 상기 피스톤헤드(20)에 의해 압축된 상태가 되며, 상기 공압튜브(22)에 공압이 가해지지 않을 때 인장되면서 상기 피스톤헤드(20)를 상기 실린더(18)의 후단 측으로 밀게 된다.

상기 피토프로브 장치(14)의 압력측정유닛(32)은, 하단이 상기 피스톤로드(24)의 타단 측에 힌지(38) 연결되는 제1로드(34), 상단이 상기 제1로드(34)의 상단에 힌지(38) 연결되며 하단이 상기 지지홈(12)의 바닥면에 힌지(38) 연결되는 제2로드(36), 후단이 상기 제1로드(34)의 상단 및 상기 제2로드(36)의 상단과 힌지(38) 연결되며 풍동시험 시 압력을 측정하는 SUS 튜브(40)를 포함하여 구성된다.

상기 지지봉(10)에서 상기 내부동체(8) 내측 부분에는 저면 압력(Pc)을 측정하기 위한 저면압력 측정튜브(42)가 설치되어 있고, 상기 지지봉(10)에서 상기 저면압력 측정튜브(42)의 전단에는 공력을 측정하기 위한 공력측정센서(44)가 설치된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 피토프로브 장치(14)를 이용한 항력 보정 방법은,

상기 피토프로브 장치의 압력측정유닛(32)을 상기 지지홈(12)의 외측으로 돌출시키는 압력측정유닛 돌출 단계;

상기 저면압력 측정튜브(42) 및 상기 공력측정센서(44)를 이용하여 저면압력 및 공력을 측정하는 제1측정 단계;

상기 압력측정유닛(32)을 상기 지지홈(12) 내측으로 삽입시키는 압력측정유닛 삽입 단계;

상기 저면압력 측정튜브(42) 및 상기 공력측정센서(44)를 이용하여 저면압력 및 공력을 재측정하는 제2측정 단계;

상기 제1측정 단계에서의 측정값과 상기 제2측정단계에서의 측정값을 비교하는 측정값 비교 단계;

상기 측정값 비교 단계에서 얻어진 비교값을 이용하여 항력을 보정하는 단계;로 진행된다.

먼저, 상기 압력측정유닛(32)이 후방구조물의 역할을 하기 위하 상기 압력측정유닛 돌출 단계를 진행하게 된다. 상기 압력측정유닛 돌출 단계는,

상기 공압튜브(22)에 공압을 가하는 단계;

상기 피스톤로드 스프링(26)이 압축되면서 피스톤헤드(20)가 상기 실린더(18)의 전단을 향하여 직선 이동하는 단계;

상기 피스톤헤드(20)에 연결된 상기 피스톤로드(24)가 상기 가이드를 따라 직선 이동하는 단계;

상기 피스톤로드(24)의 직선 이동에 의해 하단이 상기 피스톤로드(24)의 타단에 힌지(38) 연결된 제1로드(34)가 회전하는 단계;

상기 제1로드(34)의 회전에 의해 상기 제1로드(34)의 회전과 반대방향으로 제2로드(36)가 회전하는 단계;

상기 제1로드(34)와 상기 제2로드(36)의 회전에 의해 SUS튜브(40)가 상기 지지홈(12) 외측으로 돌출되는 단계;

피토프로브 장치(14) 고정 완료 단계;를 진행하여 이루어진다.

상기 공압튜브(22)에 공압을 가하는 단계 이전에, 상기 압력측정유닛(32)은 상기 지지홈(12) 내측에 삽입된 상태로, 상기 피스톤헤드(20)의 위치에 따라 상기 피스톤로드 스프링(26)은 최대한 인장된 상태이며, 상기 제1로드(34)의 하단은 상기 지지봉(10)의 후단을 향하여 가장 멀리 이동된 상태이고, 상기 제2로드(36)의 상단은 상기 지지봉(10)의 후단을 향하여 가장 멀리 이동된 상태이다.

따라서, 상기 제1로드(34)와 상기 제2로드(36) 사이의 각도는 최대 각도가 되며, 상기 최대 각도는 90도보다 큰 각도가 된다.

또한, 상기 SUS튜브(40)의 중심축은 상기 피스톤로드(24)의 중심축과 평행인 상태로, 상기 SUS(Stainless Use Steel)튜브(40)와 상기 제2로드(36) 사이의 각도는 최소각도가 되며, 상기 최소 각도는 90도 보다 작은 각도가 된다.

상기 공압튜브(22)에 공압을 가하면, 상기 피스톤로드 스프링(26)이 압축되면서 피스톤헤드(20)가 상기 실린더(18)의 전단을 향하여 직선 이동하게 되고, 상기 피스톤헤드(20)의 이동에 의해 상기 피스톤로드(24)는 상기 가이드를 따라 직선이동하게 된다.

상기 피스톤로드(24)의 직선 이동에 의해 상기 제1로드(34)는 하단에 연결된 상기 힌지(38)를 회전축으로 회전하게 되며, 상기 제1로드(34)의 회전에 의해 상단이 상기 제1로드(34)의 상단에 힌지(38) 연결된 상기 제2로드(36)가 회전하게 된다.

이때, 상기 제1로드(34)와 상기 제2로드(36)는 서로 다른 방향으로 회전하는 것으로, 상기 제1로드(34)가 회전하는 단계에서 상기 제1로드(34)는 하단이 상기 지지봉(10)의 전단을 향하여 이동하면서 상단이 상기 지지봉(10)의 후단을 향하여 회전하여 상기 지지홈(12)의 외측으로 돌출된다.

상기 제1로드(34)의 회전에 따라 상기 제2로드(36)가 회전하는 단계에서 상기 제2로드(36)는 하단이 고정된 상태이기 때문에 상단이 상기 지지봉(10)의 전단을 향하여 회전하면서 상기 지지홈(12)의 외측으로 돌출된다.

상기 제1로드(34)와 상기 제2로드(36)가 회전하면서 상기 지지홈(12)의 외측으로 돌출될 때, 상기 SUS튜브(40) 또한 상기 지지홈(12)의 외측으로 돌출된다. 상기 SUS튜브(40)가 상기 지지홈(12)의 외측으로 돌출될 때, 상기 SUS튜브(40)는 회전하지 않으며 상기 SUS튜브(40)의 중심축이 상기 피스톤로드(24)의 중심축과 항상 평행인 상태로 돌출된다. 상기 SUS튜브(40)가 상기 지지홈(12)의 외측으로 돌출되는 단계는 상기 제2로드(34)가 상기 지지봉(10)과 수직이며, 상기 SUS튜브(40)와 상기 제2로드(34) 사이의 각도가 90도가 되었을 때 종료된다.

상기 압력측정유닛 돌출단계가 완료되면, 상기 제1측정단계를 진행하여 저면압력 값 및 공력 값을 측정하게 된다.

상기 제1측정단계가 종료되면, 후방구조물이 없을 때의 저면압력 값 및 공력 값을 측정하기 위해 상기 압력측정유닛 삽입 단계를 진행하게 된다.

상기 압력측정유닛(32)을 상기 지지홈(12) 내측으로 삽입하기 위한 상기 압력측정유닛 삽입 단계는,

상기 공압튜브(22)에 가해지던 공압을 배출시키는 공압 배출 단계;

상기 피스톤로드 스프링(26)이 인장되는 스프링 인장 단계;

상기 피스톤헤드(20)가 상기 실린더(18)를 따라 상기 실린더(18)의 후단을 향하여 직선 이동하는 피스톤헤드 후방 이동 단계;

상기 피스톤헤드(20)의 직선 이동에 의해 상기 실린더(18)의 후단을 향하여 상기 피스톤로드(24)가 직선 이동하는 피스톤로드 후방 이동 단계;

상기 피스톤로드(24)의 직선 이동에 의해 상기 제1로드(34)가 상기 압력측정유닛 돌출 단계에서의 회전방향과 반대 방향으로 회전하는 제1로드 반대방향 회전단계;

상기 제1로드(34)의 회전에 의해 상기 제2로드(36)가 상기 압력측정유닛 돌출 단계에서의 회전방향과 반대 방향으로 회전하는 제2로드 반대방향 회전단계;

상기 제1로드(34)와 상기 제2로드(36)의 반대방향 회전에 의해 SUS튜브(40)가 상기 지지홈(12) 내측으로 삽입되는 단계;로 진행된다.

풍동 시험 시 상기 공압튜브(22)에 가해지던 공압을 배출하면 상기 피스톤로드 스프링(26)이 인장되어 상기 피스톤헤드(20)가 상기 실린더(18)의 후단을 향하여 후방 이동하게 된다.

상기 피스톤로드 헤드(20)의 이동에 의해 상기 피스톤로드(24) 또한 후방 이동하게 되며, 상기 피스톤로드(24)의 후방 이동에 의해 상기 제1로드(34)가 상기 압력측정유닛 돌출단계에서의 회전방향과는 반대 방향으로 회전하게 된다. 즉, 상기 제1로드(34)의 반대방향 회전은 상기 제1로드(34)의 상단이 상기 지지봉(10)의 전단을 향하여 회전하면서 상기 지지홈(12) 내측으로 삽입된다.

상기 제1로드(34)의 회전에 의한 상기 제2로드(36) 반대방향 회전단계 또한 상기 압력측정유닛 돌출 단계에서의 회전방향과 반대 방향으로 회전하게 된다. 즉, 상기 제2로드(36)의 반대방향 회전은 상기 제2로드(36)의 상단이 상기 지지봉(10)의 후단을 향하여 회전하면서 상기 지지홈(12) 내측으로 삽입된다.

상기 제1로드(34)와 상기 제2로드(36)가 회전하면서 상기 지지홈(12)의 내측으로 삽입될 때, 상기 SUS튜브(40) 또한 상기 지지홈(12) 내측으로 삽입된다. 상기 SUS튜브(40)가 상기 지지홈(12)의 내측으로 삽입될 때, 상기 SUS튜브(40)는 회전하지 않으며 상기 SUS튜브(40)의 중심축이 상기 피스톤로드(24)의 중심축과 항상 평행인 상태로 삽입된다.

상기 SUS튜브(40)가 상기 지지홈(12) 내측으로 삽입되는 단계는 상기 SUS튜브(40)가 상기 지지홈(12) 내측으로 완전히 삽입되면 종료된다.

상기 압력측정유닛 삽입단계가 완료되면, 상기 제2측정단계를 진행하여 저면압력 값 및 공력 값을 재측정하게 된다.

상기 제2측정단계가 종료되면, 상기 제1측정 단계에서의 측정값과 상기 제2측정단계에서의 측정값을 비교하게 되며, 상기 측정값 비교 단계에서 얻어진 비교값을 이용하여 항력을 보정하게 된다.

즉, 상기 풍동시험 시 상기 압력측정유닛이 상기 지지홈(12) 외측으로 돌출된 상태일 때, 상기 공력측정센서(44)를 이용하여 공력을 측정하고, 상기 저면압력 측정튜브(42)와 SUS튜브(40)를 이용하여 압력을 측정하게 된다.

상기 풍동 시험이 종료 후 상기 압력측정유닛(32)이 상기 지지홈(12) 내측에 삽입된 상태일 때, 상기 공력측정센서(44)를 이용한 공력 값과 상기 저면압력 측정튜브(42)와 SUS튜브(40)를 이용한 압력 값을 다시 한 번 측정하게 된다.

상기 풍동 시험 시 측정된 공력 값 및 압력 값과, 상기 풍동시험 종료 후 측정된 공력 값 및 압력 값을 비교하여 비행체 후방 구조물 유무에 따른 항력을 보정하게 되는 것이다.

다음으로는 과하중방지 장치(46)에 대해 설명하도록 한다.

도 4에는 본 발명에 따른 과하중 방지 장치의 공압 구동 시 개념도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 따른 과하중 방지 장치의 공압 배출 시 개념도가 도시되어 있다.

상기 과하중방지 장치(46)는, 중심축이 상기 내부동체(8)의 중심축과 동축이 되도록 상기 내부동체(8)의 내측에 위치하는 주실린더(48)와, 상기 주실린더(48)의 내측 전단에 위치하는 스토퍼유닛(50)과, 상기 주실린더(48)의 내측에 위치하는 상기 제1피스톤유닛(64) 및 상기 제2피스톤유닛(76)을 포함하여 구성된다.

상기 제1피스톤유닛(64)은 제1실린더(66), 제1실린더 피스톤헤드(68), 제2공압튜브(70), 제1피스톤로드(72) 및 제1피스톤로드 스프링(74)을 포함하여 구성된다.

상기 제1실린더(66)는 중심축이 상기 주실린더(48)와 동축이 되도록 상기 주실린더(48)의 내측에 위치하게 된다.

상기 제1실린더 피스톤헤드(68)는 상기 제1실린더(66)의 내측을 왕복 운동하게 되며, 상기 제2공압튜브(70)는 상기 제1실린더 피스톤헤드(68)가 상기 제1실린더(66)의 전단을 향하여 이동하도록 상기 제1실린더(66)의 내측에 공압을 가하게 된다.

상기 제1피스톤로드(72)는 후단이 상기 제1실린더 피스톤헤드(68)에 연결되어, 상기 제1실린더 피스톤헤드(68)의 왕복 운동에 따라 상기 제1실린더(66) 내측으로 삽입되는 길이가 가변된다.

상기 제1피스톤로드 스프링(74)은 상기 제1실린더(66) 내에서 상기 제1실린더 피스톤헤드(68)의 전단 측에 위치하며, 내측에 상기 제1피스톤로드(72)의 전단이 삽입된다.

상기 제1피스톤로드 스프링(74)은 상기 제2공압튜브(70)에 공압이 가해질 때, 가장 압축되며, 상기 제2공압튜브(70)에 가해지던 공압이 배출될 때 인장되어 상기 제1실린더 피스톤헤드(68)를 상기 제1실린더(66)의 후단을 향하여 이동시키게 된다.

상기 제2피스톤유닛(76)은, 제2실린더(78), 제2피스톤로드(80) 및 테이퍼헤드(82)를 포함하여 구성된다.

상기 제2피스톤유닛(76)은 상기 제1실린더(66)의 중심축과 동축이며, 상기 제1실린더(66) 보다 긴 길이를 가지는 것으로, 내측면이 상기 제1실린더(66)의 외측면에 접하도록 설치된다.

상기 제2피스톤로드(80)는 후단이 상기 제1피스톤로드(72)의 전단에 연결되어, 상기 제1피스톤로드(72)의 직선 운동에 따라 상기 제2실린더(78)의 내측으로 삽입되는 길이가 가변된다.

상기 테이퍼헤드(80)는 전단으로 갈수록 단면적이 줄어드는 테이퍼 형상으로 형성되는 것으로, 후단이 상기 제2피스톤로드(80)의 전단에 연결된다.

상기 스토퍼유닛(50)은 스토퍼부(52), 스토퍼 브라켓(56), 스토퍼 브라켓 가이드(58) 및 스토퍼 스프링(60)을 포함하여 구성된다.

상기 스토퍼부(52)는 기본적으로 사각형상으로 형성되어, 외측면이 상기 주실린더(48)의 내측면과 평행하며, 전단면과 후단면은 상기 주실린더(48)의 내측면과 수직이 되고, 내측면은 후단면으로부터 전단면을 향하여 일정 길이까지는 전단면으로 갈수록 상기 주실린더(48)의 중심축을 향하여 일정 각도 기울어지는 경사면(54)으로 구성되며, 상기 경사면(54)의 후단으로부터 상기 전단면까지는 상기 주실린더(48)의 중심축과 평행하는 형상으로 형성된다.

상기 스토퍼부(52)의 경사면(54)과 상기 테이퍼헤드(82)의 테이퍼 경사는 동일한 각도로 형성된다.

상기 스토퍼부(52)는 상기 주실린더(48)의 둘레방향으로 180도 위치에 각각 설치되며 상기 주실린더(48)의 중심축에 대해 수직 운동하게 된다.

상기 스토퍼 브라켓(56)은 일정 길이의 막대형상인 것으로, 상기 주실린더(48)의 중심축과 평행하도록 상기 스토퍼부(52)의 전단면 및 후단면에 각각 설치된다.

상기 스토퍼 브라켓 가이드(58)는, 상기 주실린더(48)의 중심축과 수직이 되도록 상기 주실린더(48)의 내측면으로부터 일정 길이 연장되며, 상기 제2실린더(78)의 전단과 상기 스토퍼부(52) 사이에 설치되고, 상기 주실린더(48)의 중심축에 대한 상기 스토퍼부(52)의 수직 운동 시 상기 스토퍼부(52)의 이동에 의한 상기 스토퍼 브라켓(56)의 수직 이동을 가이드하게 된다.

상기 스토퍼 스프링(60)은 상기 스토퍼 브라켓 가이드(58)와 상기 스토퍼부(52) 사이에 위치하며, 내측에는 상기 주실린더(48)의 중심축과 수직이 되도록 상기 주실린더(48)의 내측면으로부터 일정 길이 연장된 스프링 중심축(62)이 삽입되어 상기 스토퍼 브라켓(56)의 수직 이동에 의해 압축 및 인장된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 과하중방지 장치(46)를 이용한 과하중방지 방법은,

초기 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치(46) 설치 단계;

상기 내부동체(8)에 초기 충격하중이 가해지는 단계;

초기 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치(46)의 설치를 해제하는 단계;

비행체에 가해지는 공력을 측정하는 단계;

정지 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치(46) 설치 단계;

상기 내부동체(8)에 정지 충격하중이 가해지는 단계;

정지 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치(46)의 설치를 해제하는 단계;로 진행된다.

먼저, 상기 초기 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치(46) 설치 단계는,

상기 제2공압튜브(70)에 공압을 가하는 단계;

상기 제2공압튜브(70)에 가해진 공압에 의해 상기 제1실린더 피스톤헤드(68)가 상기 제1실린더(66)의 전단을 향하여 직선 이동하는 단계;

상기 제1실린더 피스톤헤드(68)의 이동에 의해 상기 제1피스톤로드 스프링(74)이 압축되면서 상기 제1피스톤로드(72)가 제2실린더(78)의 전단을 향하여 직선 이동하는 단계;

상기 제1피스톤로드(72)의 직선 이동에 의해 상기 제2피스톤로드(80)가 상기 주실린더(48)의 전단을 향하여 직선 이동하는 단계;

상기 제2피스톤로드(80)의 직선 이동에 의해 상기 테이퍼헤드(82)가 상기 주실린더(48)의 전단을 향하여 직선 이동하는 단계;

상기 테이퍼헤드(82)의 직선 이동에 의해 상기 주실린더(48)의 외측으로 돌출되도록 상기 스토퍼부(52)가 상기 주실린더(48)의 중심축에 대해 수직 운동하는 단계;

상기 제1피스톤로드 스프링(74)이 완전히 압축되어 상기 테이퍼헤드(82)의 직선 이동이 멈추는 단계;

상기 스토퍼부(52)의 외측면이 상기 내부동체(8)의 내측면에 접촉되는 단계;로 진행된다.

상기 제2공압튜브(70)에 공압을 가하는 단계 이전 또는 이후에 상기 제2공압튜브(70)에 공압이 가해지지 않는 상태일 때, 상기 스토퍼부(52)는 상기 주실린더(48) 내측에 삽입되어, 서로 180도 위치에 있는 상기 스토퍼부(52)의 내측면 사이의 간격이 가장 좁은 상태가 된다.

상기 제2공압튜브(70)에 공압을 가하면 상기 제2공압튜브(70)에 가해진 공압에 의해 상기 제1실린더 피스톤헤드(68)가 상기 제1실린더(66)의 전단을 향하여 직선 이동하게 된다.

상기 제1실린더 피스톤헤드(68)의 이동에 의해 상기 제1피스톤로드 스프링(74)이 압축되면서 상기 제1피스톤로드(72)가 상기 제2실린더(78)의 전단을 향하여 직선 이동하게 되고, 상기 제1피스톤로드(72)의 이동에 의해 상기 제2피스톤로드(80)가 상기 주실린더(48)의 전단을 향하여 직선 이동하게 된다.

상기 제2피스톤로드(80)의 직선 이동에 의해 상기 테이퍼 경사면이 상기 스토퍼부(52)의 경사면에 슬라이딩되면서 상기 테이퍼헤드(82)는 상기 주실린더(48)의 전단을 향하여 직선 이동하게 되고, 상기 테이퍼헤드(82)의 직선 이동에 의해 상기 스토퍼부(52)의 외측면이 상기 주실린더(48)의 외측으로 점차 돌출되도록 상기 스토퍼부(52)가 상기 주실린더(48)의 중심축에 대해 수직 운동하게 된다.

상기 스토퍼부(52)가 상기 주실린더(48)의 중심축에 대해 수직 운동할 때, 상기 테이퍼헤드(82)의 직선 이동에 의해 서로 마주보는 위치에 위치하는 각각의 스토퍼부(52) 내측면 사이의 간격은 점차 넓어지게 되고, 상기 스토퍼 브라켓(56)은 상기 스토퍼 브라켓 가이드(58)에 가이드되어 상기 주실린더(48)의 내측면을 향하여 수직 이동하게 된다. 상기 스토퍼 브라켓(56)의 수직 이동에 의해 상기 스토퍼 스프링(60)은 점차 압축된다.

상기 제1피스톤로드 스프링(74)이 완전히 압축되어 상기 테이퍼헤드(82)의 직선 이동이 멈추게 되고, 이때 상기 스토퍼부(52)의 외측면은 상기 내부동체(8)의 내측면에 접촉되고, 상기 테이퍼헤드(82)의 후단부는 상기 스토퍼부의 경사면(54) 전단부에 위치하게 된다.

상기 초기 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치 설치 단계가 종료되면, 풍동 시험을 시작하게 되고 상기 내부동체(8)에는 초기 충격하중이 가해지게 된다.

상기 내부동체(8)에 초기 충격 하중이 가해질 때, 상기 스토퍼부(52)와 상기 내부동체(8) 사이의 접촉에 의해 상기 내부동체(8)에 가해지는 초기 충격 하중이 상기 지지봉(10)에 전달되어 상기 내부동체(8)에 가해지는 초기 충격 하중이 감소되어진다.

즉, 상기 풍동 시험 이전 상기 스토퍼부(52)와 상기 내부동체(8)를 접촉시켜 풍동 시험 초기에 가해지는 초기 충격 하중을 감소시키게 된다.

상기 초기 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치(46)의 설치를 해제하는 단계는 풍동 시험 시작 후 시험 마하수가 일정 마하수 이하로 안정되었을 때 진행된다.

상기 초기 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치(46)의 설치를 해제하는 단계는,

상기 제2공압튜브(70)에 가해지던 공압을 배출시키는 단계;

상기 제1피스톤로드 스프링(74)이 인장되면서 상기 제1실린더 피스톤헤드(68)가 상기 제1실린더(66)의 후단을 향하여 직선 이동하는 단계;

상기 제1실린더 피스톤헤드(68)의 직선 이동에 의해 상기 제1피스톤로드(72)가 상기 제1실린더(66)의 후단을 향하여 직선 이동하는 단계;

상기 제1피스톤로드(72)의 직선 이동에 의해 상기 제2피스톤로드(80)가 상기 제2실린더(78)의 후단을 향하여 직선 이동하는 단계;

상기 제2피스톤로드(80)의 직선 이동에 의해 상기 테이퍼헤드(82)가 상기 주실린더(48)의 후단을 향하여 직선 이동하는 단계;

상기 테이퍼헤드(82)의 직선 이동에 의해 상기 주실린더(48)의 외측으로 돌출되어있던 상기 스토퍼부(52)가 상기 주실린더(48)의 중심축을 향하여 수직 운동하는 단계;

상기 제1피스톤로드 스프링(74)이 완전히 인장되면서 상기 테이퍼헤드(82)의 직선 이동이 멈추는 단계;

상기 스토퍼부(52)가 상기 주실린더(48)의 내측으로 완전히 삽입되는 단계;로 진행된다.

상기 초기 충격하중 방지장치 설치 해제를 위하여, 상기 제2공압튜브(70)에 가해지던 공압을 배출시키면 상기 제1피스톤로드 스프링(74)이 인장되면서 상기 제1실린더 피스톤헤드(68)가 상기 제1실린더(66)의 후단을 향하여 직선 이동하게 된다.

상기 제1실린더 피스톤헤드(68)의 후단 이동에 의해 상기 제1피스톤로드(72)가 상기 제1실린더(66)의 후단을 향하여 직선 이동하게 되고, 상기 제1피스톤로드(72)의 후단 이동에 의해 상기 제2피스톤로드(80)가 상기 제2실린더(78)의 후단을 향하여 직선 이동하게 된다.

상기 제2피스톤로드(80)의 후단 이동에 의해 상기 테이퍼헤드(82) 또한 상기 주실린더(48)의 후단을 향하여 직선 이동하게 되고, 상기 테이퍼헤드(82)의 후단 이동에 의해 상기 주실린더(48)의 외측으로 돌출되어 있던 상기 스토퍼부(52)가 상기 주실린더(48)의 중심축을 향하여 수직 운동하게 된다.

상기 스토퍼부(52)가 상기 주실린더(48)의 중심축을 향하여 수직 운동할 때, 상기 테이퍼헤드(82)의 후단 이동에 의해 서로 마주보도록 위치하는 상기 스토퍼부 내측면(54) 사이의 간격은 점차 좁아지고, 상기 스토퍼부(52)의 수직 이동에 의해 상기 스토퍼 브라켓(56)이 상기 스토퍼 브라켓 가이드(58)에 가이드되어 상기 주실린더(48)의 중심축을 향하여 수직 이동하게 된다. 상기 스토퍼 브라켓(56)의 수직 이동에 의해 상기 스토퍼 스프링(60)은 인장된다.

상기 제1피스톤로드 스프링(74)이 완전히 인장되면서 상기 테이퍼헤드(82)의 직선 이동이 멈추게 되며, 이 때 상기 스토퍼부(52)는 상기 주실린더(48)의 내측으로 완전히 삽입되어 서로 마주보도록 위치하는 상기 스토퍼부 내측면(54) 사이의 간격은 가장 가까워진다.

풍동 시험 초기 상기 내부동체(8)에 가해지는 초기 충격 하중을 감소시키기 위한 상기 스토퍼부(52)와 상기 내부동체(8)의 접촉이 해제되면, 상기 비행체에 가해지는 공력 측정 단계를 진행하여 공력을 측정하게 된다.

이후, 풍동 시험의 종료 시 상기 내부동체(8)에 가해지는 정지 충격하중을 방지하기 위해 상기 풍동 시험의 종료 전 상기 정지 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치(46) 설치 단계를 진행하게 된다.

상기 정지 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치 설치 단계는 상기 초기 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치 설치 단계와 동일한 단계로 진행된다.

상기 정지 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치 설치 단계가 종료되면, 풍동시험을 종료하게 되고 상기 내부동체(8)에는 정지 충격하중이 가해지게 된다.

상기 내부동체(8)에 정지 충격 하중이 가해질 때 또한 상기 내부동체(8)에 초기 충격 하중이 가해질 때와 마찬가지로 상기 스토퍼부(52)와 상기 내부동체(8) 사이의 접촉에 의해 상기 내부동체(8)에 가해지는 정지 충격 하중이 상기 지지봉(10)에 전달되어 상기 내부동체(8)에 가해지는 정지 충격 하중이 감소되어진다.

즉, 상기 풍동 시험 종료 이전에 상기 스토퍼부(52)와 상기 내부동체(8)를 접촉시켜 풍동 시험 종료 시에 가해지는 정지 충격 하중을 감소시키게 된다.

이후 상기 정지 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치의 설치를 해제하는 단계를 진행하여 풍동 시험을 종료하게 된다.

상기 정지 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치의 설치를 해제하는 단계는 상기 초기 충격하중 방지를 위한 과하중방지 장치의 설치를 해제하는 단계와 동일한 단계로 진행된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 풍동시험장치 및 이를 이용한 풍동시험방법은, 상기 피토프로브 장치(14)를 이용하여 비행체 후방 구조물의 영향을 최소화함으로써 고속 충동에서 유동관통형 비행체 모형의 공력 측정 결과의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 과하중방지 장치(46)를 이용함으로써 불어내기식 고속풍동에서 필연적으로 발생하는 초기/정지 하중으로 인한 모형 손상을 방지할 수 있으며, 과도한 충격으로부터 측정센서를 보호할 수 있는 효과가 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

2 : 두부
4 : 흡입구
6 : 외부동체
8 : 내부동체
10 : 지지봉
12 : 지지홈
14 : 피토프로브 장치
16 : 피스톤유닛
18 : 실린더
20 : 피스톤헤드
22 : 공압튜브
24 : 피스톤로드
26 : 피스톤로드 스프링
28 : 가이드부
30 : 고정부
32 : 압력측정유닛
34 : 제1로드
36 : 제2로드
38 : 힌지
40 : SUS튜브
42 : 저면압력 측정튜브
44 : 공력측정센서
46 : 과하중방지 장치
48 : 주실린더
50 : 스토퍼유닛
52 : 스토퍼부
54 : 스토퍼부의 경사면
56 : 스토퍼 브라켓
58 : 스토퍼 브라켓 가이드
60 : 스토퍼 스프링
62 : 스프링 중심축
64 : 제1피스톤유닛
66 : 제1실린더
68 : 제1실린더 피스톤헤드
70 : 제2공압튜브
72 : 제1피스톤로드
74 : 제1피스톤로드 스프링
76 : 제2피스톤유닛
78 : 제2실린더
80 : 제2피스톤로드
82 : 테이퍼헤드

Claims

두부;
상기 두부 측 전단에 흡입구가 형성되는 일정 길이의 외부동체;
상기 외부동체의 내측에 위치하며, 중심축이 상기 외부동체의 후단 측 중심축과 동축인 내부동체;를 포함하는 불어내기식 풍동에서 유동관통형 비행체의 공력특성을 예측하기 위한 풍동시험장치에 있어서,
상기 내부동체와 동축이 되도록 전단부 일정 길이 부분이 상기 내부동체의 후단으로부터 전단을 향하여 상기 내부동체의 내측에 삽입되는 지지봉이 포함되며,
상기 내부동체의 외측 부분의 상기 지지봉에는 피토프로브(Pitot probe)가 설치되고,
상기 내부동체의 내측 부분의 상기 지지봉에는 과하중방지 장치가 설치되며,
상기 피토프로브는 피스톤유닛과 압력측정유닛을 포함하고,
상기 피토프로브의 피스톤유닛은,
중심축이 상기 지지봉의 길이방향과 평행한 일정 길이의 실린더;
상기 실린더의 내측을 왕복 운동하는 피스톤헤드;
상기 피스톤헤드가 상기 지지봉의 전단을 향하여 이동하도록 상기 실린더 내측에 공압을 가하기 위한 공압튜브;
일단이 상기 피스톤헤드에 연결되어, 상기 피스톤헤드의 왕복 운동에 따라 상기 실린더 내측으로 삽입되는 길이가 가변되는 피스톤로드;
상기 실린더 내에서 상기 피스톤헤드의 전단 측에 위치하며, 내측에 상기 피스톤로드의 전단이 삽입되고, 상기 공압튜브에 공압이 가해지지 않을 때 인장되면서 상기 피스톤헤드를 상기 실린더의 후단 측으로 밀게 되는 피스톤로드 스프링; 및
상기 피스톤로드의 이동을 가이드하는 가이드;로 구성되는 것
을 특징으로 하는 유동 관통형 비행체의 풍동시험장치.
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제1항에 있어서,
상기 피토프로브의 압력측정유닛은,
하단이 상기 피스톤로드의 타단 측에 힌지 연결되는 제1로드;
상단이 상기 제1로드의 상단에 힌지 연결되며, 하단이 상기 지지봉의 지지홈 바닥면에 힌지 연결되는 제2로드;
후단이 상기 제1로드의 상단 및 상기 제2로드의 상단과 힌지 연결되며, 풍동시험 시 압력을 측정하는 SUS(Stainless Use Steel)튜브;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제4항에 있어서,
상기 피토프로브는,
상기 지지봉의 외경면에 형성되며, 상기 지지봉의 길이방향으로 일정 길이 형성된 지지홈의 내측에 설치되는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제5항에 있어서,
상기 압력측정유닛은 풍동시험 시 상기 지지홈의 외측으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제5항에 있어서,
상기 가이드는,
상하방향 중심선이 상기 실린더의 중심축과 동일선상에 위치하며, 상기 피스톤로드의 일측과 맞닿아 상기 피스톤로드의 이동을 가이드하는 가이드부;
상기 가이드부를 상기 지지홈의 바닥면에 고정시키는 고정부;로 구성되는 것
을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제1항에 있어서,
상기 피토프로브는 상기 지지봉의 둘레방향으로 180도 위치에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제6항에 있어서,
상기 내부동체 내측 부분의 상기 지지봉에서 상기 과하중방지 장치의 전단에는 저면 압력(Pc)을 측정하기 위한 저면압력 측정튜브가 설치되는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제9항에 있어서,
상기 내부동체 내측 부분의 상기 지지봉에서 상기 저면압력 측정튜브의 전단에는 공력을 측정하기 위한 공력측정센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제10항에 있어서,
상기 풍동시험 시 상기 압력측정유닛이 상기 지지홈의 외측에 돌출된 상태일 때,
상기 공력측정센서를 이용하여 공력을 측정하고, 상기 저면압력 측정튜브와 SUS튜브를 이용하여 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제11항에 있어서,
상기 풍동시험 종료 후 상기 압력측정유닛이 상기 지지홈의 내측에 삽입된 상태일 때,
상기 공력측정센서를 이용하여 공력을 측정하고, 상기 저면압력 측정튜브와 SUS튜브를 이용하여 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제12항에 있어서,
상기 풍동시험 시 측정된 공력 및 압력 값과, 상기 풍동시험 종료 후 측정된 공력 및 압력 값을 비교하여 비행체 후방 구조물 유무에 따른 항력을 보정하는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제1항에 있어서,
상기 과하중방지 장치는,
중심축이 상기 내부동체의 중심축과 동축이 되도록 상기 내부동체의 내측에 위치하는 주실린더와,
상기 주실린더의 내측 전단에 위치하는 스토퍼유닛과,
상기 주실린더의 내측에 위치하는 제1피스톤유닛 및 제2피스톤유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제14항에 있어서,
상기 제1피스톤유닛은,
중심축이 상기 주실린더와 동축이며, 상기 주실린더 내측에 위치하는 제1실린더;
상기 제1실린더의 내측을 왕복 운동하는 제1실린더 피스톤헤드;
상기 제1실린더 피스톤헤드가 상기 제1실린더의 전단을 향하여 이동하도록 상기 제1실린더 내측에 공압을 가하기 위한 제2공압튜브;
후단이 상기 제1실린더 피스톤헤드에 연결되어, 상기 제1실린더 피스톤헤드의 왕복 운동에 따라 상기 제1실린더 내측으로 삽입되는 길이가 가변되는 제1피스톤로드;
상기 제1실린더 내에서 상기 제1실린더 피스톤헤드의 전단 측에 위치하며, 내측에 상기 제1피스톤로드의 전단이 삽입되는 제1피스톤로드 스프링;을 포함하는 것
을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제15항에 있어서,
상기 제2피스톤유닛은,
상기 제1실린더의 중심축과 동축이고, 상기 제1실린더 보다 긴 길이를 가지며, 내측면이 상기 제1실린더의 외측면에 접하는 제2실린더;
후단이 상기 제1피스톤로드의 전단에 연결되어, 상기 제1피스톤로드의 직선운동에 따라 상기 제2실린더 내측으로 삽입되는 길이가 가변되는 제2피스톤로드;
후단이 상기 제2피스톤로드의 전단에 연결되며, 전단으로 갈수록 단면적이 줄어드는 테이퍼 형상으로 형성되는 테이퍼헤드;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제16항에 있어서,
상기 스토퍼유닛은,
상기 주실린더의 둘레방향으로 서로 180도 위치에 각각 설치되며, 상기 주실린더의 중심축에 대해 수직 운동하는 스토퍼부;
일정 길이의 막대 형상이며, 상기 주실린더의 중심축과 평행하도록 상기 스토퍼부의 전단면 및 후단면 각각에 설치되는 스토퍼 브라켓;
상기 주실린더의 중심축과 수직이 되도록 상기 주실린더의 내측면으로부터 일정 길이 연장되며, 상기 제2실린더의 전단과 상기 스토퍼부 사이에 설치되고, 상기 스토퍼부의 수직 운동 시, 상기 스토퍼부의 이동에 의한 상기 스토퍼 브라켓의 수직 이동을 가이드하는 스토퍼 브라켓 가이드;
상기 스토퍼 브라켓 가이드와 상기 스토퍼부 사이 위치하며, 내측에는 상기 주실린더의 중심축과 수직이 되도록 상기 주실린더의 내측면으로부터 일정 길이 연장 된 스프링 중심축이 삽입되어 상기 스토퍼 브라켓의 수직 이동에 의해 압축 및 인장되는 스토퍼 스프링;을 포함하는 것
을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제17항에 있어서,
상기 스토퍼부의 내측면은,
후단면으로부터 전단면을 향하여 일정 길이까지는 전단면으로 갈수록 상기 주실린더의 중심축을 향하여 일정 각도 기울어지는 경사면으로 형성되며,
경사면의 후단으로부터 전단면까지는 상기 주실린더의 중심축과 평행하는 평행면인 것
을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제17항에 있어서,
상기 제2공압튜브에 공압이 가해지지 않는 상태일 때,
상기 스토퍼부는 상기 주실린더 내측에 삽입되어 서로 180도 위치인 상기 스토퍼부의 내측면 사이 간격이 가장 좁은 상태인 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제17항에 있어서,
상기 제2공압튜브에 공압이 가해지면,
상기 제1피스톤로드 및 상기 제2피스톤로드의 직선 운동에 의해 상기 테이퍼헤드의 테이퍼 경사면이 상기 스토퍼부의 경사면에 슬라이딩 되면서 상기 테이퍼헤드가 상기 주실린더의 전단 측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제20항에 있어서,
상기 주실린더의 전단 측을 향한 상기 테이퍼헤드의 이동에 의해 상기 스토퍼부는 상기 주실린더의 외측으로 돌출되도록 수직 운동하여, 외측면이 상기 내부동체의 내측면에 맞닿는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제21항에 있어서,
상기 스토퍼부와 상기 내부동체의 접촉에 의해 상기 내부동체에 가해지는 충격 하중이 상기 지지봉에 전달되어 상기 내부동체에 가해지는 충격 하중이 감소되는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제22항에 있어서,
상기 풍동시험 이전에 상기 스토퍼부와 상기 내부동체를 접촉시켜 풍동 시험 초기에 가해지는 초기 충격 하중을 감소시키는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제23항에 있어서,
상기 풍동 시험 초기에 가해지는 초기 충격 하중을 감소시키기 위한 상기 스토퍼부와 상기 내부동체의 접촉은 풍동 시험 후 마하수가 안정되면 접촉 해제되는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제24항에 있어서,
상기 풍동 시험 시, 상기 풍동 시험 초기에 가해지는 충격 하중을 감소시키기 위한 상기 스토퍼부와 상기 내부동체의 접촉이 해제되면 공력을 측정하는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제25항에 있어서,
상기 풍동 시험 종료 전, 상기 스토퍼부와 상기 내부동체를 접촉시켜 풍동 시험 종료 시 가해지는 정지 충격 하중을 감소시키는 것을 특징으로 하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치.
제1항, 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항의 유동관통형 비행체의 풍동시험장치를 이용한 풍동시험방법에 있어서,
피토프로브장치를 이용한 항력 보정 방법은,
상기 피토프로브의 압력측정유닛을 지지홈의 외측으로 돌출시키는 압력측정유닛 돌출 단계;
저면압력 측정튜브 및 공력측정센서를 이용하여 저면압력 및 공력을 측정하는 제1측정 단계;
상기 압력측정유닛을 상기 지지홈의 내측으로 삽입시키는 압력측정유닛 삽입 단계;
저면압력 측정튜브 및 공력측정센서를 이용하여 저면압력 및 공력을 재측정하는 제2측정 단계;
상기 제1측정 단계에서의 측정값과 상기 제2측정단계에서의 측정값을 비교하는 측정값 비교 단계;
상기 측정값 비교 단계에서 얻어진 비교값을 이용하여 항력을 보정하는 단계;를
포함하는 유동관통형 비행체의 풍동시험장치를 이용한 풍동시험방법.
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