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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 황호연
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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본 논문에서는 고고도 장기체공 태양광 추진 무인항공기의 초기 사이징 단계에서 날개면적과 가로세로비의 변화는 항공기 구조중량과 공력특성의 변화를 가져오기 때문에 제한적인 에너지를 사용하는 태양광 항공기의 요구동력과 이용가능 동력에 대한 에너지 균형이 달라진다. 따라서 초기 사이징 시 정확한 중량예측이 필수적이다.
기존의 중량 예측 식들은 과도하게 구조중량을 예측하는 경향이 있어 최적의 태양광 항공기를 설계하는데 어려움이 있다. 따라서 구조 재료도 카본 복합재를 사용하고 비슷한 중량 범위에서 설계를 하고 동일한 저 레이놀즈수 범위에서 운용되는 비행에 성공한 인간 동력 항공기의 데이터를 사용하여 날개 면적과 가로세로비를 독립변수로 하는 새로운 구조중량 예측식을 회귀분석을 통해 도출하였다.
본 연구에서 세종대학교에서 실제 제작된 인간 동력 항공기의 데이터가 존재하여 기존의 식과 회귀분석을 통해 얻어진 식을 비교하여 실제와 가장 근사한 중량 예측을 수행하였다. 그리고 기존의 예측 식과 새로 도출된 예측 식으로 설계했을 때의 차이를 알아보기 위해 실험계획법을 이용하여 계산을 수행했다. 현재 개발 중인 엑셀과 VBA(Visual Basic for application)로 이루어진 사이징 프로그램인 ‘Solar Aircraft Design Framework’를 이용하여 날개면적, 가로세로비는 특정 범위의 값을 입력하고 이외의 다른 설계변수들은 최대 최소값을 정하여 그 안에서 약 380개의 무작위 데이터 값들을 생성하여 에너지 균형 여유(margin)을 만족시키면서 총 중량을 최소화를 목적으로 하는 설계 점을 구하였다. 그리고 JMP statistical discovery software from SAS를 사용하여 설계변수와 항공기 성능 파라미터간의 관계식을 찾아 5천개의 무작위 데이터에 대한 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 항공기 성능을 결정하는 파라미터와 설계변수간의 민감도 분석을 수행하였다.
기존의 중량 예측 식들은 과도하게 구조중량을 예측하는 경향이 있어 최적의 태양광 항공기를 설계하는데 어려움이 있다. 따라서 구조 재료도 카본 복합재를 사용하고 비슷한 중량 범위에서 설계를 하고 동일한 저 레이놀즈수 범위에서 운용되는 비행에 성공한 인간 동력 항공기의 데이터를 사용하여 날개 면적과 가로세로비를 독립변수로 하는 새로운 구조중량 예측식을 회귀분석을 통해 도출하였다.
본 연구에서 세종대학교에서 실제 제작된 인간 동력 항공기의 데이터가 존재하여 기존의 식과 회귀분석을 통해 얻어진 식을 비교하여 실제와 가장 근사한 중량 예측을 수행하였다. 그리고 기존의 예측 식과 새로 도출된 예측 식으로 설계했을 때의 차이를 알아보기 위해 실험계획법을 이용하여 계산을 수행했다. 현재 개발 중인 엑셀과 VBA(Visual Basic for application)로 이루어진 사이징 프로그램인 ‘Solar Aircraft Design Framework’를 이용하여 날개면적, 가로세로비는 특정 범위의 값을 입력하고 이외의 다른 설계변수들은 최대 최소값을 정하여 그 안에서 약 380개의 무작위 데이터 값들을 생성하여 에너지 균형 여유(margin)을 만족시키면서 총 중량을 최소화를 목적으로 하는 설계 점을 구하였다. 그리고 JMP statistical discovery software from SAS를 사용하여 설계변수와 항공기 성능 파라미터간의 관계식을 찾아 5천개의 무작위 데이터에 대한 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 항공기 성능을 결정하는 파라미터와 설계변수간의 민감도 분석을 수행하였다.
목차
제1장 서 론 11. 연구배경 및 목적 1가. 연구배경 1나. 연구목적 4제2장 본 론 51. 기본 이론 5가. 기존의 중량 예측 식 5나. 비행요구동력 및 에너지 7다. 실험계획법(DOE: Design of Experiment) 81) 실험계획법의 기본원리 10가) 랜덤화의 원리(Principle of randomization) 10나) 반복의 원리(Principle of replication) 10다) 블록화의 원리(Principle of blocking) 11라) 직교화의 원리(Principle of orthogonality) 11마) 교락의 원리(Principle of confounding) 11라. 회귀분석(Regression Analysis) 121) 단순 선형회귀모형 122) 다중 선형회귀모형 13마. 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo Simulation) 14바. 민감도분석(Sensitivity Analysis) 162. 연구 방법론 18가. 새로운 중량 예측 식 18나. 초기 중량 예측에 따른 성능해석 211) 비행요구에너지 계산 212) 공력해석 수행 24가) 에어포일 선정 24나) 중량 변화에 따른 항력 변화 28다. 실험계획법(DOE: Design of Experiment) 수행 결과 29라. 회귀분석(Regression Analysis) 수행 결과 331). 성능해석 회귀분석 결과 332). 공력해석 회귀분석 결과 36마. 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo Simulation) 수행 결과 39바. 민감도분석(Sensitivity Analysis) 수행 결과 413. 연구 결과 43제3장 결 론 51참고문헌 53
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