한국항공우주연구원에서는 현재 경량 항공기인 고고도 장기체공 무인기(HALE UAV)의 설계에 대한 연구를 진행하고 있다. 항공기가 적은 동력으로 장시간 체공을 하기 위해서는 높은 양항비(Lift Drag Ratio)와 구조경량화가 요구된다. 이를 위하여 가로세로비가 큰 날개를 적용 시켰다. 또한 기체의 주요 구조물에 고강도, 고강성 탄소섬유복합재료를 사용하고, 기체의 모든 표피(Skin)에 박막(Membrane) 소재인 얇은 마일러(Mylar)를 사용하였다. 그 결과 주날개 구조물이 다른 구조물에 비하여 특히 더 유연해지며, 박막 소재인 얇은 마일러의 강성이 전기체 하중해석과 동적 안정성에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 비선형 갭(Gap) 요소를 사용하여 마일러의 박막 특성을 모사하였다. 그리고 그 결과를 기준으로 등가강성을 갖는 쉘(Shell) 요소로 등가모델링 하는 방법을 제시한다.
Research is being carried out at Korea Aerospace Research Institude with aim of designing a HALE UAV which has lightweight airframes. Aircrafts need high Lift-Drag-Ratio and weight reduction of the structure for long endurance flight with a small power. So, HALE UAV"s wing has high aspect ratio. Also high modulus, and high strength CFRP has been used in main structures, and thin mylar(membrane material) film has been used in all skins of airframe. As a result, main wing is more flexible than the other structures, the stiffness of thin mylar film has an affect on flight-loads analysis and dynamic stability. In this study, the membrane characteristic of mylar film has been simulated using nonlinear gap elements. And equivalent modeling method using shell elements is presented with the simulation result.