KR20090037524A - Robust design method and very light jet optimum design using thereof - Google Patents

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KR20090037524A
KR20090037524A KR1020070102848A KR20070102848A KR20090037524A KR 20090037524 A KR20090037524 A KR 20090037524A KR 1020070102848 A KR1020070102848 A KR 1020070102848A KR 20070102848 A KR20070102848 A KR 20070102848A KR 20090037524 A KR20090037524 A KR 20090037524A
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Abstract

A robust design method and design method for very light jet aircraft using thereof are provided to design more efficiently and objectively by excluding a determination of being subjective of a designer and to reduce a repeated calculation and a turnaround time of the design process. Necessary elements for performing a task based on a performance and a shape of a new system are drawn. A maximum value expected from the system and a minimum value which is survived in a market is set up by using the drawn elements. An associative relationship between the design variables including the Affinity Diagram, the Nested Column Diagram, and the QFD(Quality Function Deployment) is analyzed. By using analyzed result, the alternative shape is settled around the major design variable and shape factor. The alternative shape is selected through the Morphological Matrix and Pugh Concept Selection Matrix. The design possible area of the alternative shape selection item is analyzed. The tentative design is selected by using the deterministic optimization technique in the design possible area. A change of a user demand about the tentative design and the influence from an error generated in a development stage are reduced.

Description

강건 최적 설계 방법 및 이를 이용한 초소형 제트 항공기의 최적 설계 방법{ROBUST DESIGN METHOD AND VERY LIGHT JET OPTIMUM DESIGN USING THEREOF}Robust Optimal Design Method and Optimal Design Method of Micro Jet Aircraft Using the Same {ROBUST DESIGN METHOD AND VERY LIGHT JET OPTIMUM DESIGN USING THEREOF}

본 발명은 강건 최적 설계(Robust Design) 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 의사결정 도구나 통계적인 방법 및 품질경영 기법 등을 통해 설계자의 주관적인 판단을 최대한 배제하고 보다 객관적이고 효율적인 설계가 이루어지고, 이를 토대로 초소형 제트 항공기(VLJ)의 최적 설계를 도모할 수 있는 강건 최적 설계 방법 및 이를 이용한 초소형 제트 항공기의 최적 설계 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a robust design method, more specifically, through the decision-making tools, statistical methods and quality management techniques, etc., to exclude the subjective judgment of the designer as much as possible, more objective and efficient design is made, On the basis of this, the present invention relates to a robust optimal design method for achieving optimal design of a micro jet aircraft (VLJ) and an optimal design method for a micro jet aircraft using the same.

일반적으로, 강건 설계(Robust Design)는 연구 및 개발 단계에서 생산성을 향상시키기 위한 공업적 방법론으로 고품질(Quality)의 제품을 신속 저렴하게 생산할 수 있는 기법을 의미하며, Genichi Taguchi 박사에 의해 1950년대와 1960년대 초반의 연구를 통하여 강건 설계의 기초를 개발되었다. 강건 설계의 기초 원리는 변동의 원인을 제거하지 않고 원인의 영향을 최소화하여 제품의 품질을 향상시키며, 여러 가지 변동 요인에 영향을 가장 적게 받는 성능을 얻도록 제품과 공정 설계를 최적화하는 인자설계의 과정을 통하여 이루어진다.In general, robust design is an industrial methodology for improving productivity at the research and development stage, and means a technique that can produce a high quality product quickly and inexpensively. Research in the early 1960s developed the basis for robust design. The basic principle of robust design is to improve the quality of the product by minimizing the effect of the cause, without eliminating the cause of the change, and to optimize the product and process design to obtain the performance that is least affected by the various change factors. It is done through the process.

상기 강건 설계는 공학적 의사결정에 수반되는 인자들에 대해 믿을만한 정보 를 얻기 위하여 통계적 실험계획법의 기초원리와 이에 따르는 분석분석(Analysis of varience, ANOVA)이라는 자료해석법을 수립하였으며, 상기 강건설계의 두 가지 중요한 수단은 ① 품질을 측정하는 S/N(신호 대 잡음)비, ② 여러 가지 설계 인자를 동시에 연구하기 위한 직교 배열이다. 이러한 강건 설계는 품질 관리, 실험계획, 응용 화공, 기계공학, 생산라인 설계, 제품 개발 등 공업 전반에 걸쳐 적용이 가능하다.The robust design established the basic principles of statistical design and analysis of analysis (ANOVA) in order to obtain reliable information on the factors involved in engineering decision making. Important means are (1) the S / N (signal-to-noise) ratio, which measures quality, and (2) orthogonal arrays, to study several design factors simultaneously. This robust design can be applied throughout the industry, such as quality control, experimental design, applied chemicals, mechanical engineering, production line design, and product development.

강건설계의 기초원리는 제품의 악영향을 주는 원인의 영향을 극소화하여 제품의 품질을 향상시키기 위해 즉, 성능이 여러 가지 변동요인에 영향을 가장 적게 받도록 제품과 공정설계를 최적화하는 것이다. 이것을 인자설계(parameter design)라고 부르며 보다 나은 품질 향상을 위해 변동요인 제어에 의해 품질이 추가비용을 보상할 수 있는 장점을 갖는다. 예컨대, 항공기를 설계, 개발, 획득하여 운영하는 일련의 총 순기는 수요자에 대한 개념연구로부터 시작하여 개념설계, 기본설계 및 상세설계의 설계 단계를 거치며 개발단계, 생산단계 그리고 운영유지 및 폐기 단계로 분류되는데, 이 모든 순기에 가장 큰 영향을 미치는 것이 바로 개념 연구 및 개념설계 단계이다. 바로, 이 단계에서 결정되는 주요 사항에 따라 이후의 설계가 진행되며 이에 따라 소요 비용 및 개발 기간, 최종 결과물의 성능 등이 좌우되는 것이다.The basic principle of the construction industry is to optimize the product and process design so that the quality of the product is minimized by minimizing the effects of the adverse effects of the product, that is, the performance is least affected by various variance factors. This is called parameter design and has the advantage that quality can compensate for the additional cost by controlling the variable for better quality improvement. For example, a series of total nets for designing, developing, acquiring, and operating an aircraft begins with conceptual studies of consumers, and goes through the design stages of conceptual design, basic design, and detailed design, and proceeds to the development stage, production stage, and operation maintenance and disposal stage. It is classified as the concept research and concept design stage that has the greatest impact on all these periods. That is, the future design will be based on the key factors determined at this stage, which will depend on the cost, development time, and performance of the final product.

그렇기 때문에 개념연구 및 개념설계 단계에서 충분한 연구와 검토가 이루어져야 이후 항공기의 설계 및 생산, 운영 단계에서 발생하는 오류로 인한 재설계를 줄일 수 있을 것이다. 하지만 개념연구 및 개념설계 단계는 그 중요도에 비해 소요 되는 비용 및 노력이 상대적으로 적은 것이 현실이다.Therefore, sufficient research and review should be conducted at the conceptual and conceptual design stages to reduce the redesign due to errors occurring at the later stages of the aircraft's design, production and operation. However, the concept research and concept design stages are relatively low in cost and effort compared to their importance.

지금까지의 항공기 초기설계방법에서는 설계자가 시장조사나 수요자의 요구에 따라 설계 요구도를 정립하고 이를 만족할 수 있는 여러 개의 개념스케치를 작성하게 된다. 이때 작성된 많은 개념형상들 중 몇 가지 후보형상으로 선정하여 기준형상으로 삼기 위한 비교 검토를 실시한다. 형상비교연구를 통하여 결정된 형성설계를 근거로 하여 공력해석, 추진기관 및 세부 계통 등의 각 분야별로 해석을 수행하여 그 성능을 예측한다.In the early aircraft initial design method, the designer establishes the design requirements according to the market research or the demand of the consumer and prepares several conceptual sketches to satisfy the requirements. At this time, some candidate shapes among the many conceptual shapes created are selected and compared with each other to be used as reference shapes. Based on the formation design determined through the shape comparison study, the analysis is performed for each field such as aerodynamic analysis, propulsion engine, and detailed system to predict its performance.

하지만 이렇게 설계된 항공기는 일반적으로 설계요구조건을 충족하지 못하거나 과다하게 충족하는 경우가 대부분이어서 반복계산을 통하여 사용자의 요구를 만족하도록 한다. 또한 이와 같은 기존의 형상정립과정은 설계자의 주관적인 판단에 의한 영향이 크고 결정된 모든 형상이 설계요구도를 만족하는 최적의 형상개념(configuration concept)이라고 할 수는 없을 것이며 반복계산으로 인해 많은 시간과 비용이 소모된다.However, the aircraft designed in this way generally do not meet or exceed the design requirements in many cases, so that iterative calculations satisfy the user's needs. In addition, the existing shape-setting process has a large influence by the subjective judgment of the designer and cannot be said to be an optimal configuration concept in which all determined shapes satisfy the design requirements. Consumed.

따라서, 이러한 과정을 통하여 얻게 된 설계결과는 최적설계 기법의 적용으로 성능을 향상시키게 된다. 하지만 이러한 최적설계 결과는 일반적으로 설계영역의 경계에 존재하게 되어 설계변수가 가지는 불확실성 또는 실제 환경에서 제작 및 운영 시 설계자가 의도하지 못한 요인들(noise)로 인해 설계 제약조건을 벗어나거나 목적함수의 목표 값을 만족하지 못할 수 있다는 문제점이 야기된다.Therefore, the design result obtained through this process improves the performance by applying the optimal design technique. However, these optimal design results generally exist at the boundary of the design area, which may cause them to deviate from the design constraints due to the uncertainty of the design variables or to the designers' unintended noise during manufacturing and operation in the real environment. The problem arises that the target value may not be met.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 기존 설계과정에서의 반복 계산 및 소요시간을 줄이기 위해 개념정립 단계에서 의사결정 도구나 통계적인 방법 및 품질경영기법 등을 통해 설계자의 주관적인 판단을 최대한 배제하고 보다 객관적이고 효율적인 설계를 할 수 있는 강건 최적 설계 방법을 제공함에 있다.The present invention was created to solve such a problem, and an object of the present invention is to use a decision tool, a statistical method, a quality management technique, and the like in the concept establishment step to reduce the iteration calculation and the time required in the existing design process. It is to provide a robust optimal design method that can be designed to be more objective and efficient without excluding the subjective judgment of the designer.

본 발명의 다른 목적은, 설계변수의 변화나 사용자 요구 변화 등과 같은 불확실한 인자에 대처할 수 있도록 설계결과에 강건성을 부여할 수 있는 강건 최적 설계 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a robust optimal design method that can impart robustness to a design result so as to cope with an uncertain factor such as a change in a design variable or a change in user demand.

본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명에서 적용되는 강건 최적 설계 기법에 근거하여 초소형 제트 항공기(VLJ) 설계 시 고려하지 못하는 운용 및 생산상에서 발생할 수 있는 오차에 보다 영향을 적게 받도록 하여 항공기 설계의 완성도를 증대시킬 수 있는 강건 최적 설계 방법을 이용한 초소형 제트 항공기의 최적 설계 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to complete the aircraft design by being less affected by errors that may occur in operation and production that are not considered in the design of the micro jet aircraft (VLJ) based on the robust optimal design technique applied in the present invention. It is to provide an optimal design method of a small jet aircraft using a robust optimal design method that can increase.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 강건 최적 설계 방법은, 강건최적설계 방법에 있어서, a) 새로운 시스템이 갖게 될 성능 및 형상을 토대로 임무를 수행하기 위한 필요한 요소들을 도출하여, 상기 시스템에 기대할 수 있는 최대 값과 시장에서 생존할 수 있는 최소 값을 설정하는 사용자 요구도 분석 단계; b) Affinity Diagram, Nested Column Diagram, QFD(Quality Function Deployment) 등을 통한 설계변수 간의 연관관계 분석하여, 주요설계변수 및 형상인자를 중심으로 대안형상을 정립하고, Morphological Matrix 및 Pugh Concept Selection Matrix를 통한 대안형상 선정하는 대안형상 선정 단계; c) 상기 대안형상 선정 항목에 대한 설계 가능 영역 분석을 수행하는 대안형상 분석 단계; 및 d) 상기 설계가능영역 안에서 deterministic optimization 기법을 이용하여 tentative design을 찾고 이에 대해 사용자 요구의 변화 및 실제 개발 단계에서 발생할 수 있는 오차에 의한 영향을 줄이기 위한 대안평가 및 강건설계 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.The robust optimal design method according to the first aspect of the present invention for achieving the above object, in the robust optimal design method, a) to derive the necessary elements for performing the task based on the performance and shape that the new system will have, A user needs analysis step of setting a maximum value that can be expected for the system and a minimum value that can survive in the market; b) Analyze the relationship between design variables through Affinity Diagram, Nested Column Diagram, QFD (Quality Function Deployment), establish alternative shapes centering on major design variables and shape factors, and use Morphological Matrix and Pugh Concept Selection Matrix. Alternative shape selection step of selecting alternative shapes; c) an alternative shape analysis step of performing a designable area analysis on the alternative shape selection item; And d) finding a tentative design using the deterministic optimization technique in the designable area, and the alternative evaluation and steel construction stages for reducing the influence of user demand and errors that may occur in the actual development stage. do.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 강건 최적 설계 방법을 이용한 초소형 제트 항공기의 최적 설계 방법은, 강건최적설계 방법을 토대로 개념설계가 진행된 초소형제트(Very Light Jet:VLJ) 형상에 대한 강건최적설계 방법에 있어서, a) Object function과 control variables, noise variables 선정하되, 상기 Object function은 항속거리를 최대로 설정하는 단계; b) Latin-Hyper cube 기법을 이용하여 실험점을 추출하여 Noise 및 Control Variables를 고려한 반응면 근사식을 설정하는 단계; c) Response의 Mean Value와 Variance를 Target Value에 가깝도록 목적함수를 최적화하는 단계; 및 d) 상기 초소형제트 항공기 형상의 일반적인 최적화 결과와 강건설계 결과에 noise factor를 적용하여 각각 항속거리의 cumulative density function, CDF 및 probability density function, PDF를 비교하여 강건최적설계 결과를 도출하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.To achieve the above object, an optimal design method of a micro jet aircraft using the robust optimal design method according to the second aspect of the present invention is based on a very small jet (Very Light Jet (VLJ)) that has a conceptual design based on the robust optimal design method. A robust optimal design method for a method, comprising: a) selecting an object function, control variables, and noise variables, the object function setting a maximum range; b) extracting an experimental point using a Latin-Hyper cube method and setting a response plane approximation formula considering noise and control variables; c) optimizing the objective function such that the mean value and variation of the response are close to the target value; And d) comparing the cumulative density function, CDF, probability density function, and PDF of the cruising distance to derive a robust optimal design result by applying a noise factor to the general optimization result of the microjet aircraft shape and the steel construction result. It is characterized by.

본 발명에 따른 강건 최적 설계 방법 및 이를 이용한 초소형 제트 항공기의 최적 설계 방법은, 대안형상들의 조합을 만들어 시스템의 대안형상들을 제시하고 이를 기본형상과의 비교를 통하여 가장 좋은 성능이 기대되는 형상들을 선택토록 함으로써, 사용자의 요구를 만족할 수 있는 항공우주 시스템의 대안형상을 보다 객관적이고 논리적으로 선택할 수 있는 효과가 있다.The robust optimal design method and the optimal design method of a small jet aircraft using the present invention make a combination of alternative shapes to present alternative shapes of the system and select the shapes that are expected to have the best performance through comparison with the basic shapes. By doing so, there is an effect that it is possible to select more objectively and logically the alternative shape of the aerospace system that can meet the needs of users.

또한 본 발명은, 강건설계의 도입을 통하여 설계자가 조정할 수 없는 요인들로 인한 영향을 최소화하여 기존의 deterministic optimization 결과보다 높은 probability를 지니고 결과의 분산이 적은 강건한 설계결과를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of providing a robust design result having a higher probability than the existing deterministic optimization results and less dispersion of results by minimizing the effects of factors that designers cannot adjust through the introduction of the steel construction system .

또한 본 발명은 항공우주 시스템 이외의 다른 설계에도 적용이 가능하며 보다 많은 분야에 걸쳐 적용이 된다면 초기설계과정에서 설계반복으로 인한 시간과 노력의 낭비를 줄일 뿐만 아니라, 개발 기간의 단축과 개발 비용의 절감을 이룰 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can be applied to other designs other than aerospace systems, and if applied to more fields, the present invention not only reduces the waste of time and effort due to design repetition in the initial design process, but also shortens the development period and development costs. There is an effect that can be achieved.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 강건 설계의 전체 프로세스를 나타낸 플로우챠트이다. 도시된 바와 같이 ① 사용자 요구도 분석, ② 대안형상 선정, ③ 대안형상 분석, ④ 대안평가 및 강건설계의 4과정으로 구성된다. 사용자 요구사항을 기준으로 형상선정 프로세스가 진행되며 각 단계를 거치면서 설계요구도와 대안형상이 더욱 구체화된다.1 is a flowchart showing the overall process of robust design in accordance with the present invention. As shown, it consists of four processes: ① user needs analysis, ② alternative shape selection, ③ alternative shape analysis, ④ alternative evaluation, and steel construction. The shape selection process proceeds based on user requirements, and the design requirements and alternative shapes are further refined through each step.

먼저 상기 ① 사용자 요구도 분석 과정을 살펴 보면, 정량화되지 않은 모호한 개념으로 주어지는 사용자의 요구를 바탕으로 공학적인 결과물을 도출해야 한다. 이를 통하여 사용자가 원하는 임무를 분석하고 이를 통하여서 사용자가 원하는 요구사항을 만족하기 위해 수행되어야 할 임무들이 선정된다.First, in the above ① user demand analysis process, the engineering result should be derived based on the user's demand given by an unambiguous and unquantified concept. Through this, the tasks that the user wants are analyzed and the tasks to be performed in order to satisfy the requirements of the user are selected.

유사한 임무를 수행하는 항공기들을 조사하고 이에 대한 벤치마킹을 통하여 그 자료를 수집하여 유사기종이 갖는 성능 및 형상의 특성을 파악하게 된다. 여기서 파악한 성능 및 특성은 사용자가 원하는 성능의 측정기준을 산정하는데 사용된다. 새로운 시스템이 갖게 될 성능 및 형상은 이를 바탕으로 시장성을 분석하고 다음으로 사용자가 원하는 임무를 수행하는데 있어서 필요한 요소들을 도출하여 그 범위를 선정한다.Investigate aircraft that perform similar missions and benchmark them to gather the data to characterize the performance and shape of similar aircraft. The performance and characteristics identified here are used to calculate the metrics of performance desired by the user. Based on this, the performance and shape of the new system will be analyzed, and then, the factors necessary for performing the user's desired task are derived and the range is selected.

이때, 시스템에 기대할 수 있는 최대값과 시장에서 생존할 수 있는 최소값을 정하게 된다. 이를 통하여 수요자의 mission needs 및 operational concepts 등을 명시하는 기본적인 운영 요구도(Operational Requirements)가 제시된다. 이러한 운영 요구도를 기준으로 설계 요구도(Design Requirements)가 설정되는데 이는 수요자가 제시하는 운영 요구 조건을 만족시키면서 실제 항공기로 설계가 가능한 최소 조건으로 주어진다.At this time, the maximum value that can be expected of the system and the minimum value that can survive in the market are determined. This provides basic operational requirements that specify the consumer's mission needs and operational concepts. Design requirements are established based on these operational requirements, which are the minimum conditions that can be designed by the actual aircraft while satisfying the operational requirements presented by the consumer.

이후, 전술된 ② 대안형상 선정 과정을 살펴 본다. 이는 도 2의 대안형상 정립 과정에서 도시된 바와 같이 의사결정 모델을 통한 사용자 요구사항을 더욱 세분화하고 이를 만족시킬 수 있는 대안을 정립한다.After that, look at the above-mentioned ② alternative shape selection process. This establishes an alternative that can further refine and satisfy user requirements through the decision model as shown in the alternative configuration process of FIG. 2.

이를 위해 Affinity Diagram, Nested Column Diagram, QFD(Quality Function Deployment) 등을 통한 설계변수 간의 연관관계 분석 및 구체화 진행한다. 또한 주요설계변수 및 형상인자를 중심으로 대안형상 정립하게 되고 Morphological Matrix 및 Pugh Concept Selection Matrix를 통한 대안형상 선정하게 된다. To this end, we analyze and refine the relationship between design variables through Affinity Diagram, Nested Column Diagram, and QFD (Quality Function Deployment). In addition, alternative shapes are established around the main design variables and shape factors, and alternative shapes are selected through the Morphological Matrix and the Pugh Concept Selection Matrix.

사용자 요구도의 분석을 통해 이를 만족시킬 수 있는 설계 인자를 사용자 입장에서 분류한다. 이때 사용자는 시스템의 직접적인 사용자가 되는 소비자와 그 시스템을 생산하는 생산자 그리고 시스템을 운영하는 운영자, 사회적인 고려 등이 있을 수 있다. 각 분류별로 시스템에 요구하는 항목을 정리하여 grouping 하게 된다. 이를 voice of customer라 한다. 상기 voice of customer는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, Performance, Structure, Propulsion, Aerodynamics, Control 등으로 분류될 수 있다.By analyzing the user demands, design factors that can satisfy this are classified from the user's point of view. In this case, the user may be a consumer who is a direct user of the system, a producer who produces the system, an operator who operates the system, and social considerations. The items required by the system are sorted and grouped by each category. This is called voice of customer. The voice of customer may be classified into performance, structure, propulsion, aerodynamics, control, and the like as shown in FIG.

또한 상기 Voice of customer의 항목을 만족시키기 위해 설계 시 공학적으로 고려해야 할 부분들을 각 분야별로 분류한 것을 voice of Engineer라 한다. 이러한 voice of Engineer는 Manufacturer, Customer, Society 분류를 통하여 설계 시 고려해야 할 사항의 개념에 대해 정리할 수 있다.In addition, it is called voice of engineer to classify parts that should be considered in engineering to satisfy the items of voice of customer by each field. These voice of engineers can organize the concept of matters to consider in design through classification of Manufacturer, Customer, and Society.

이후, Affinity diagram의 분류를 nested column diagram을 통해 각 설계인자들의 각 분야별로 배치하며 또한 각 변수들 간의 연관관계도 파악할 수 있게 된다. 설계변수의 세분화 및 계층화를 통해 설계 변수들 간의 관계를 파악함으로써 이후 QFD의 작성 및 설계단계에서 참고할 수 있다. 그리고, 도 4에 도시된 Quality function deployment(QFD)를 사용하여 설계변수 간의 연관관계 분석 및 구체화하며 각 설계인자별 가중치를 통해 사용자의 요구 및 시스템의 형상 결정에 많은 영향을 끼치는 주요항목을 선정하게 된다.Afterwards, the classification of the affinity diagram can be arranged for each field of each design factor through nested column diagram, and the relationship between each variable can be identified. By subdividing and stratifying design variables, the relationship between design variables can be identified so that they can be referred to later in the creation and design stage of QFD. And, using the quality function deployment (QFD) shown in Figure 4 to analyze and specify the relationship between the design variables and to select the main items that have a lot of influence on the user's needs and the shape of the system through the weight of each design factor. do.

상기 QFD에서 얻어진 주요 설계인자로부터 각 형상인자들에 대한 각각의 대안형상과 이를 조합한 항공우주 시스템의 대안형상을 morphological matrix를 이용하여 작성한다. Pugh concept selection matrix에서는 baseline에 대해 상대적으로 성능 및 개선점에 대해 판단을 하여 가장 높은 점수를 얻은 대안형상을 선정하게 된다. 이 때 단지 각 항목에 대하여 동일한 기준으로 판단을 하게 되면 대안형상의 선정에 있어 효과적이지 못하다. 그렇기 때문에 QFD에서 높은 점수를 받은 항목을 위주로 하여 점수별로 가중치를 1~5점 사이로 주며 이를 통하여 보다 명확히 우수한 대안형상을 선택할 수 있게 한다.From the main design factors obtained in the QFD, each alternative shape for each shape factor and the alternative shape of the aerospace system combining them are prepared using the morphological matrix. In the Pugh concept selection matrix, the performance and improvement are judged relative to the baseline to select the alternative shape with the highest score. At this time, if only the same criteria for each item are judged, it is not effective in selecting the alternative shape. For this reason, the weights are assigned to scores between 1 and 5, with the scores focused on the items with high scores in the QFD, thereby making it possible to select a better alternative shape.

그러면, 전술된 과정을 토대로 ③ 대안형상 분석 과정을 살펴 보면 다음과 같다.Then, on the basis of the above-described process (3) An alternative shape analysis process is as follows.

도 5는 전술된 과정에 근거하여 얻어진 대안 형상에 대한 분석 과정을 나타낸 도면이다. 먼저, 임무분석을 통하여 이를 해석할 수 있는 해석도구 선정하게 된다. 해석 프로그램의 입력변수 범위 설정을 통하여 design space model 작성하게 되고 이를 이용하여 민감도 분석 및 설계변수에 따른 설계결과의 관계를 나타내는 prediction profile 작성한다. 또한 설계가능영역 분석을 위한 contour plot 작성하여 설계가능영역 및 제약조건을 점검하고 설계영역 내에서 최적값을 갖는 tentative design 도출한다.5 is a view showing an analysis process for an alternative shape obtained based on the above-described process. First, the analysis tool that can interpret this through the task analysis is selected. Design space model is created by setting input variable range of analysis program, and prediction profile which shows the relationship between design result according to sensitivity analysis and design variable is used. Also, contour plot for designable area analysis is made to check designable area and constraints and to derive tentative design with optimum value in design area.

사용자가 원하는 임무의 분석결과 이를 해석할 수 있는 해석도구를 선정하며 대안형상과 기본형상에 대해 해석을 하기 위한 설계변수를 설정하고 그 범위를 결정한다. 다음으로는 설계변수의 수를 고려하여 이를 충분한 수의 설계점을 선택하고 각 설계변수의 범위 안에서 독립적인 변화에 따른 결과를 정리한다. 이를 이용하여 근사식을 작성하고 또한 prediction profile과 contour plot을 작성할 수 있는 환경을 만들며 이를 design space model이라 한다.Select the analysis tool that can analyze the result of the user's desired task and set the design variables for the analysis of the alternative shape and the basic shape and determine the range. Next, considering the number of design variables, select a sufficient number of design points and organize the results of independent changes within the range of each design variable. You can use this to create an approximation equation and also create an environment in which prediction profiles and contour plots can be created. This is called design space model.

Design space model의 정보를 이용하여 민감도 분석 및 설계변수에 따른 설계결과의 관계를 나타내는 prediction profile 작성한다. Prediction profile을 통하여 설계변수가 변화할 때 설계결과가 어떻게 변화되는 지에 대하여 이미 design space model을 통해 작성된 설계공간의 정보를 이용하여 실시간으로 파악할 수 있다. 도 6은 상기한 prediction profile의 작성 예를 나타낸 도면으로 가로축에 있는 항목이 입력변수이며 세로축에 있는 항목이 설계결과 값이다.Using the information of the design space model, a prediction profile representing the relationship between the results of the sensitivity analysis and the design results is prepared. Prediction profiles can be used to determine how design results change when design variables change in real time using information on design spaces created through design space models. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of creating a prediction profile, in which items on a horizontal axis are input variables, and items on a vertical axis are design result values.

다음으로 설계가능영역 분석을 위한 contour plot을 작성한다. Contour plot에서는 민감도가 높은 입력변수를 가로, 세로축으로 하여 그 결과들이 하나의 평면 안에서 도시되며 제약조건이 각각 고유의 색으로 표시되어 있어 어떠한 설계항목이 제약조건에 위배 되는 지 시각적으로 파악할 수 있다.Next, create a contour plot for designable area analysis. In the contour plot, the highly sensitive input variables are plotted horizontally and vertically, and the results are displayed in one plane, and the constraints are displayed in their own colors so that the design items can be visually identified.

또한 설계변수의 변화와 제약조건의 변화에 따른 설계영역의 변화를 바로 파악할 수 있어서 사용자, 생산자 등과 함께 설계영역의 확장 및 축소를 할 수 있다. 이를 통하여 얻은 설계영역 안에서 최적값을 지니는 tentative design 결과를 찾게 된다. 만약 contour plot에서 설계가능영역을 찾지 못할 경우 우선은 사용자 요구도 중 변경 가능한 것이 있는지 파악한다.In addition, it is possible to immediately grasp the change in the design area according to the change of design variables and the change of constraints so that the design area can be expanded and reduced together with users and producers. Through this, we find the tentative design result with the best value in the design area. If you can't find a designable area on the contour plot, first find out if any of the user requirements can be changed.

만약 설계 가능영역을 제약하고 있는 조건 중 변경 가능한 사용자 요구사항이 있을 경우 이를 변경하여 설계가능영역을 찾게 된다. 하지만 일반적인 경우 이를 만족하지 못하는 경우가 더 많게 된다. 이와 같은 경우에는 사용자의 요구사항을 만족하지 못하는 성능에 대하여 개선할 수 있는 새로운 기술을 적용하여 성능개선을 추정해 본다. 이를 통하여 사용자 요구사항을 만족하면서 contour plot에서 설계가능영역을 찾게 된다. 도 7은 상기한 contour plot을 나타내며, 그 일 예로 항공기 대안 형상에 대한 contour plot을 도시하고 있다.If there is a user requirement that can be changed among the conditions that constrain the designable area, it is changed to find the designable area. In general, however, this is more likely not to be satisfied. In this case, we estimate the performance improvement by applying new technology that can improve the performance that does not satisfy the user's requirements. This finds a designable area in the contour plot while satisfying user requirements. FIG. 7 illustrates the above-described contour plot. As an example, a contour plot of an alternative aircraft shape is shown.

그러면, 상기 contour plot에서 얻은 설계가능영역 안에서 deterministic optimization 기법을 이용하여 tentative design을 찾고 이에 대해 사용자 요구의 변화 및 실제 개발 단계에서 발생할 수 있는 오차에 의한 영향을 줄이기 위한 방법으로, 상기 ④ 대안평가 및 강건설계 과정을 설명한다.Then, in the designable area obtained from the contour plot, a method for finding a tentative design using a deterministic optimization technique and reducing the influence of changes in user requirements and errors that may occur in the actual development stage may be used. Explain the process of steel construction.

먼저, 도 8은 대안 평가 및 강건 설계를 위한 흐름도를 도시하고 있으며, 첫 번째 과정으로 Noise Variables 선정하게 되는데 이는 설계 과정 및 생산과정에서 변화나 오차가 예상되는 사용자 요구 및 설계 변수로 선정하게 된다.First, Figure 8 shows a flow chart for alternative evaluation and robust design, the first step is to select Noise Variables, which is selected as the user requirements and design variables expected changes or errors in the design process and production process.

강건 설계에서는 주어진 목적함수의 mean value와 variance를 각각 target value에 가깝도록 강건최적설계의 목적함수를 작성한다. 이 때 각 항공우주 시스템에서 noise로 작용할 수 있는 항목과 그 범위를 선정한다. Noise factor는 그 범위 안에서 monte carlo simulation을 통해 정규분포로 주어지고 그 외에 다른 설계변수는 이러한 noise 변화에 둔감하면서 목표값을 만족시킬 수 있는 값을 찾게 된다.In the robust design, the objective function of the robust optimal design is made so that the mean value and the variance of the given objective function are close to the target values, respectively. At this time, the items and ranges that can act as noise in each aerospace system are selected. The noise factor is given as a normal distribution through monte carlo simulation within that range, and other design variables are insensitive to this noise change and find a value that satisfies the target value.

강건최적설계 결과와 tentative design 결과를 비교해 보고 강건성 및 probability를 확인한다. 이러한 강건설계 프로세스는 도 9에 도시된다. 도시한 바와 같이, Noise 변수가 적용된 tentative design 결과가 사용자 요구 조건을 위배할 확률과 분포의 분산 및 평균값을 제약조건으로 하는 새로운 목적함수를 설정하고 이에 대하여 최적화를 진행함으로써 강건설계를 수행한다.Compare robustness design results with tentative design results and verify robustness and probability. This steel construction process is shown in FIG. As shown in the figure, the steel construction system is performed by setting a new objective function whose constraints are the probability of the tentative design result applying the noise variable to violate user requirements, and the variance and the mean value of the distribution.

또한 강건최적설계를 수행하기 위해 새로운 목적함수를 설정하게 되는데, 여기에는 사용자 요구사항에 기반한 분포의 평균과 분산을 목적값으로 반영하게 된다. 최적화 기법으로는 유전자 알고리즘을 사용하여 설계영역 전체에 대하여 최적화를 수행한다. 이렇게 하여 얻어진 결과는 그 분포의 분산과 평균이 사용자의 요구를 deterministic optimization 기법보다 더욱 만족할 수 있는 설계 결과를 얻게 된다.In addition, a new objective function is established to perform robust optimal design, which reflects the mean and variance of the distribution based on user requirements as the objective value. As an optimization technique, genetic algorithm is used to optimize the entire design area. The results obtained in this way are designed so that the distribution and average of the distribution can satisfy the user's needs more than the deterministic optimization technique.

한편, 개념설계가 진행된 VLJ형상에 대하여 본 발명에 따른 강건최적설계를 적용하면 다음과 같다.On the other hand, if the robust optimal design according to the present invention is applied to the VLJ shape of the conceptual design is as follows.

먼저, 도 10은 본 발명에 따른 VLJ에 대한 강건최적설계 방법을 나타낸 플로우챠트이다. 본 강건최적설계를 설명하기 전에, 항공기의 성능해석을 위해서는 경험식 기반의 해석 프로그램을 사용하며, Noise factor는 항공기 운용 시 환경에 따라 변화하는 순항속도와 순항고도로 선정하였고 형상에 따른 성능 해석을 위해 근사식을 작성하여 강건최적설계를 수행한다.First, FIG. 10 is a flowchart illustrating a robust optimal design method for a VLJ according to the present invention. Before explaining the robust optimal design, empirical based analysis program is used for the performance analysis of the aircraft, and the noise factor is selected as the cruise speed and the cruise altitude depending on the environment during the operation of the aircraft. Robust optimal design is performed by approximation formula.

근사식을 이용한 강건최적설계의 첫 번째 단계로서, Object function과 control variables, noise variables 선정한다. 여기서, Object function은 항속거리를 최대로 하며 다음의 수학식 1과 같다.As the first step in the robust optimization design using approximation, we select the object function, control variables and noise variables. Here, the object function maximizes the range of travel and is represented by Equation 1 below.

Figure 112007073142772-PAT00001
max,
Figure 112007073142772-PAT00001
max,

그리고, Control variables 및 noise variables는;And control variables and noise variables;

Design ParametersDesign parameters Noise ParametersNoise parameters ResponsesResponses Aspect Ratio, Sweep Back Angle, Taper Ratio, Aspect Ratio of Horizontal Tail, Taper Ratio Horizontal Tail, Aspect Ratio of Vertical Tail, Taper Ratio Vertical TailAspect Ratio, Sweep Back Angle, Taper Ratio, Aspect Ratio of Horizontal Tail, Taper Ratio Horizontal Tail, Aspect Ratio of Vertical Tail, Taper Ratio Vertical Tail Cruising Speed Cruising AltitudeCruising Speed Cruising Altitude Range, Approach Speed, Take-off Field LengthRange, Approach Speed, Take-off Field Length

와 같다.Same as

한편, 강건최적설계의 두 번째 단계에서, Noise 및 Control Variables를 고려한 반응면 근사식을 작성한다. 여기서 Latin-Hyper cube 기법을 이용하여 실험점을 추출하고 근사식을 구성할 수 있다. 그 결과 이 형상에 대하여 작성한 근사식은 R2 adj=0.98로 신뢰할 수 있음을 알 수 있다.On the other hand, in the second stage of robust optimal design, response surface approximation formula considering noise and control variables is prepared. Here, the Latin-Hyper cube technique can be used to extract experimental points and construct approximations. As a result, it can be seen that the approximation formula created for this shape is reliable as R 2 adj = 0.98.

이후 세 번째 단계에서 Response의 Mean Value와 Variance를 Target Value에 가깝도록 목적함수를 최적화한다. 그리고, Mean Value of Response 및 Variance of Response는 각각 다음의 수학식 2와 같다.In the third step, the objective function is optimized so that the mean value and variance of the response are close to the target values. Mean Value of Response and Variance of Response are as shown in Equation 2 below.

Figure 112007073142772-PAT00002
Figure 112007073142772-PAT00002

Figure 112007073142772-PAT00003
Figure 112007073142772-PAT00003

평균값과 분산을 각각 목표값에 맞추어 조절하면 목적함수는 다음 수학식 3과 같이 변경하여 최적화를 진행한다. If the average value and the variance are adjusted to the target values, the objective function is changed as shown in Equation 3 below to optimize.

MinMin Z=( Z = ( MeanMean ValueValue 조절)+( Adjustment) + ( VarianceVariance 조절) control)

또한 본 발명에서 목표로 하는 평균값은 항속거리가 1800 NM, 분산이 400이다. 본 과정에서 첨부되는 도 10은 강건최적설계의 적용 예를 나타낸 도면이다.In addition, the average value aimed at by this invention is 1800 NM in cruising distance, and 400 in dispersion. 10 is a diagram showing an application example of the robust optimal design.

한편, 마지막 단계로서 선정된 항공기 형상의 일반적인 최적화 결과와 강건설계 결과에 noise factor를 적용하여 각각 항속거리의 cumulative density function, CDF 및 probability density function, PDF를 비교한다. 여기서, Noise factor는 설계자가 작성한 고도 및 속도를 mean value로 하는 정규분포로 작성하였으며 noise의 적용에는 monte carlor simulation을 이용하였으며 각 1,000,000번의 simulation을 수행한 결과이다. 따라서, 도 11의 결과와 같이, 강건설계를 적용하였을 때 mean value가 약 2% 증가, variance가 1/40으로 감소, probability 증가함을 보이고 있다.On the other hand, the noise factor is applied to the general optimization result of the selected aircraft shape and the steel construction result, and the cumulative density function, CDF, probability density function, and PDF of the range are compared. Here, the noise factor was created by the normal distribution with the mean value of the altitude and velocity created by the designer. Monte Carlor simulation was used to apply the noise, and the result of each 1,000,000 simulations was performed. Accordingly, as shown in FIG. 11, when the steel construction system is applied, the mean value increases by about 2%, the variance decreases by 1/40, and the probability increases.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명은 수요자에 대한 개념 연구로부터 시작하여 개념설계, 기본설계, 상세 설계 등의 설계 과정, 개발과정, 생산과정, 운영/유지 및 폐기 과정을 토대로 최종 결과물에 대한 소요 비용, 개발 기간 등을 효율적으로 설계할 수 있도록 함으로써, 산업 전반에 걸쳐 이용 가치를 극대화하고 더불어, 이를 이용하여 초소형 제트 항공기의 설계를 효율적으로 수행할 수 있어 항공 산업에 충분한 기여 가치가 존재할 것으로 판단된다.As described above, the present invention starts with a concept study for the consumer, and the required cost for the final result based on the design process, development process, production process, operation / maintenance and disposal process such as concept design, basic design, detailed design, etc. It is expected that there will be sufficient contribution value to the aviation industry by maximizing utilization value throughout the industry by efficiently designing the development period, development period, etc. and using it to efficiently design the micro jet aircraft. .

도 1은 본 발명에 따른 강건 설계의 전체 프로세스를 나타낸 플로우챠트이다.1 is a flowchart showing the overall process of robust design in accordance with the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 대안형상 정립 과정을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating an alternative configuration process according to the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에서 기술되는 소비자 요구사항 및 생산자 요구사항을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the consumer requirements and producer requirements described in the embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에서 설명되는 QFD(Quality function deployment)를 나타낸 매트릭스 구조이다.4 is a matrix structure showing the quality function deployment (QFD) described in the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 대안형상 분석 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an alternative shape analysis process according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 Prediction profile의 작성 예를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing an example of creating a prediction profile according to the present invention.

도 7은 본 발명에서 설명되는 항공기 대안 형상에 대한 Contour plot를 나타낸 도면이다.7 is a view showing a contour plot for the alternative aircraft shape described in the present invention.

도 8은 본 발명의 대안평가 및 강건설계 절차를 나타낸 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating an alternative evaluation and steel construction system procedure of the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 강건설계 프로세스를 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining a steel construction process according to the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 VLJ 형상에 대한 강건최적설계 절차를 나타낸 플로우챠트이다.10 is a flowchart illustrating a robust optimization design procedure for a VLJ shape according to the present invention.

도 11은 본 발명에 따른 VLJ 형상에 대한 강건최적설계의 적용 예를 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing an application example of the robust optimal design to the VLJ shape according to the present invention.

도 12는 본 발명에 따른 결과로서 Noise Factors의 분포, Noise가 적용된 최적화 결과 및 강건최적설계 결과를 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing the distribution of Noise Factors as a result of the present invention, optimization results with noise applied, and robust optimization design results.

Claims (7)

강건 최적 설계 방법에 있어서,In the robust optimal design method, a) 새로운 시스템이 갖게 될 성능 및 형상을 토대로 임무를 수행하기 위한 필요한 요소들을 도출하여, 상기 시스템에 기대할 수 있는 최대 값과 시장에서 생존할 수 있는 최소 값을 설정하는 사용자 요구도 분석 단계;a) user requirements analysis step of deriving the necessary elements for performing the task based on the performance and the shape that the new system will have, and setting the maximum value that can be expected for the system and the minimum value that can survive in the market; b) Affinity Diagram, Nested Column Diagram, QFD(Quality Function Deployment) 등을 통한 설계변수 간의 연관관계 분석하여, 주요설계변수 및 형상인자를 중심으로 대안형상을 정립하고, Morphological Matrix 및 Pugh Concept Selection Matrix를 통한 대안형상 선정하는 대안형상 선정 단계;b) Analyze the relationship between design variables through Affinity Diagram, Nested Column Diagram, QFD (Quality Function Deployment), establish alternative shapes centering on major design variables and shape factors, and use Morphological Matrix and Pugh Concept Selection Matrix. Alternative shape selection step of selecting alternative shapes; c) 상기 대안형상 선정 항목에 대한 설계 가능 영역 분석을 수행하는 대안형상 분석 단계; 및c) an alternative shape analysis step of performing a designable area analysis on the alternative shape selection item; And d) 상기 설계가능영역 안에서 deterministic optimization 기법을 이용하여 tentative design을 찾고 이에 대해 사용자 요구의 변화 및 실제 개발 단계에서 발생할 수 있는 오차에 의한 영향을 줄이기 위한 대안평가 및 강건설계 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법.d) Finding a tentative design using deterministic optimization techniques within the designable area, and the alternative evaluation and steel construction stages to reduce the effects of user changes and errors that may occur in the actual development stage. Robust Optimal Design Method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 a) 단계는, 수요자의 mission needs 및 operational concepts 등을 명시하는 기본적인 운영 요구도(Operational Requirements)를 제시하고, 상기 운영 요구도를 기준으로 설계 요구도(Design Requirements)를 설정하되, 설계 가능한 최소 조건으로 설정하는 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법.Step a) presents basic operational requirements that specify the mission needs and operational concepts of the consumer, and establishes design requirements based on the operational requirements. Robust optimal design method characterized in that the setting. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 b) 단계는 b-1) 소비자와 상기 시스템을 생산하는 생산자 및 상기 시스템을 운영하는 운영자, 사회적인 고려 등을 토대로 각 분류별로 시스템에 요구하는 항목을 정리하여 소비자 요구사항(voice of customer) 및 생산자 요구사항(voice of Engineer)으로 그룹화하는 단계;In step b), the items required by the system are sorted based on the consumer, the producer of the system, the operator who operates the system, the social considerations, and the like. Grouping by voice of engineers; b-2) 상기 소비자 요구사항(voice of customer)을 Performance, Structure, Propulsion, Aerodynamics, Control로 분류하는 단계;b-2) categorizing the voice of customer into Performance, Structure, Propulsion, Aerodynamics, Control; b-3) 생산자 요구사항(voice of Engineer)을 Manufacturer, Customer, Society로 분류하는 단계;b-3) categorizing the voice of Engineer as Manufacturer, Customer, Society; b-4) Affinity diagram의 분류를 nested column diagram을 통해 각 설계인자들의 각 분야별로 배치하여 각 변수들 간의 연관 관계도를 생성하는 단계;b-4) arranging the classification of the affinity diagram for each field of each design factor through a nested column diagram to generate an association diagram between the variables; b-5) Quality function deployment(QFD)를 사용하여 설계변수 간의 연관관계 분석을 토대로 각 설계인자별 가중치를 통해 주요항목을 선정하는 단계;b-5) selecting key items based on the weight of each design factor based on the analysis of the correlation between design variables using quality function deployment (QFD); b-6) 상기 QFD에서 얻어진 주요 설계인자로부터 각 형상인자들에 대한 각각의 대안형상과 이를 조합한 상기 시스템의 대안형상을 morphological matrix를 이용하여 추출하는 단계; 및b-6) extracting each alternative shape for each shape factor from the main design factors obtained in the QFD and alternative shapes of the system combining them using a morphological matrix; And b-7) Pugh concept selection matrix를 이용하여 baseline에 대해 상대적으 로 성능 및 개선점에 대해 판단을 하여 가장 높은 점수를 얻은 대안형상을 선정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법.b-7) Robust optimal design method which consists of selecting the alternative shape that has the highest score by judging the performance and improvement with respect to the baseline using the Pugh concept selection matrix. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 c) 단계는, c-1) 임무분석 해석을 위한 해석도구에 대한 선정과, 상기 해석 프로그램의 입력변수 범위 설정을 통하여 design space model 작성하는 단계;C) step c-1) preparing a design space model by selecting an analysis tool for interpreting the task analysis and setting an input variable range of the analysis program; c-2) 상기 design space model을 이용하여 민감도 분석 및 설계변수에 따른 설계결과의 관계를 나타내는 prediction profile을 작성하는 단계;c-2) generating a prediction profile indicating a relationship between a sensitivity analysis and a design result according to a design variable using the design space model; c-3) 설계가능영역 분석을 위한 contour plot 작성하여 설계가능영역 내에서 최적값을 갖는 tentative design을 도출하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법.c-3) A robust optimal design method comprising the step of deriving a tentative design having an optimal value within the designable area by creating a contour plot for designable area analysis. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 d) 단계는, d-1) 설계 과정 및 생산과정에서 변화나 오차가 예상되는 사용자 요구 및 설계 변수로 선정되는 Noise Variables를 선정하는 단계;In step d), d-1) selecting Noise Variables which are selected as user demands and design variables which are expected to change or error in the design process and production process; d-2) 강건 설계에서는 주어진 목적함수의 mean value와 variance를 각각 target value에 가깝도록 강건최적설계의 목적함수를 설정하는 단계;d-2) in the robust design, setting the objective function of the robust optimal design such that the mean value and the variance of the given objective function are close to the target values, respectively; d-3) 상기 시스템에서 noise로 작용할 수 있는 항목과 범위를 선정하되, Noise factor는 monte carlo simulation을 통해 정규분포로 제공되고, 다른 설계변수는 noise 변화에 둔감하면서 목표값을 만족시킬 수 있는 값으로 설정하는 단계; 및d-3) Select items and ranges that can act as noise in the system, but noise factor is provided through monte carlo simulation as a normal distribution, and other design variables are insensitive to noise change and satisfy the target value. Setting to; And d-4) Noise 변수가 적용된 tentative design 결과가 사용자 요구 조건을 위배할 확률과 분포의 분산 및 평균값을 제약조건으로 하는 새로운 목적함수를 설정하고 이에 대하여 최적화를 진행하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법.d-4) setting up a new objective function whose constraints are the probability that the result of the tentative design with the noise variable violates user requirements, and the variance and the mean value of the distribution. Robust Optimal Design Method. 제 1 항에 따른 강건 최적 설계 방법을 토대로 개념설계가 진행된 초소형제트(Very Light Jet:VLJ) 형상에 대한 강건 최적 설계 방법에 있어서,In the robust optimal design method for the shape of a very small jet (Very Light Jet) (VLJ) that is conceptually developed based on the robust optimal design method according to claim 1, a) Object function과 control variables, noise variables 선정하되, 상기 Object function은 항속거리를 최대로 설정하는 단계;a) selecting an object function, control variables, and noise variables, the object function setting a maximum range; b) Latin-Hyper cube 기법을 이용하여 실험점을 추출하여 Noise 및 Control Variables를 고려한 반응면 근사식을 설정하는 단계;b) extracting an experimental point using a Latin-Hyper cube method and setting a response plane approximation formula considering noise and control variables; c) Response의 Mean Value와 Variance를 Target Value에 가깝도록 목적함수를 최적화하는 단계; 및c) optimizing the objective function such that the mean value and variation of the response are close to the target value; And d) 상기 초소형제트 항공기 형상의 일반적인 최적화 결과와 강건설계 결과에 noise factor를 적용하여 각각 항속거리의 cumulative density function, CDF 및 probability density function, PDF를 비교하여 강건최적설계 결과를 도출하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법을 이용한 초소형 제트 항공기의 최적 설계 방법.d) comparing the cumulative density function, CDF and probability density function, and PDF of the cruising distance to derive a robust optimal design result by applying noise factors to the general optimization results of the microjet aircraft shape and the steel construction system results, respectively. Optimal Design Method of Micro Jet Aircraft Using Robust Optimal Design Method 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 a) 단계의 control variables, noise variables에 대한 설계 파라미터는 Aspect Ratio, Sweep Back Angle, Taper Ratio, Aspect Ratio of Horizontal Tail, Taper Ratio Horizontal Tail, Aspect Ratio of Vertical Tail, Taper Ratio Vertical Tail 이고, 노이즈 파라미터는 Cruising Speed, Cruising Altitude인 것을 특징으로 하는 강건 최적 설계 방법을 이용한 초소형 제트 항공기의 최적 설계 방법.Design parameters for the control variables and noise variables in step a) are Aspect Ratio, Sweep Back Angle, Taper Ratio, Aspect Ratio of Horizontal Tail, Taper Ratio Horizontal Tail, Aspect Ratio of Vertical Tail, Taper Ratio Vertical Tail Cruising Speed, Cruising Altitude is an optimal design method of a small jet aircraft using a robust optimal design method characterized in that.
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