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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정신규
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 경희대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수10
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카나드 조종 유도무기는 compact한 사이즈와 높은 기동성 때문에 널리 사용되는 유도무기 타입 중 하나이다. 하지만 카나드 조종 유도무기는 롤 (roll) 기동을 하기 위한 카나드 변위 (deflection)로 인해 꼬리 날개에서 발생하는 유도 롤에 의한 역 롤 현상을 겪는 단점이 있다. Free-spinning tail section이나 rolleron 같은 추가적인 구동 장치가 이러한 문제점을 감소 시킬 수 있지만 복잡한 공력 및 제어 시스템이나 추가 중량을 요구한다. 이에 본 연구에서는 추가적인 장치 없이 역 롤 현상을 감소시키기 위한 카나드 미사일의 공력 형상 최적 설계를 수행하였다. 역 롤 현상과 더불어 유도무기의 중요한 공력 성능들인 정적 안정성과 기동성을 고려하기 위해 다목적 유전 알고리즘 (MOGA)를 최적 설계에 사용하였다. 또한 역 롤 현상을 수치화 할 수 있는 롤링 모멘트 계수를 정확하게 예측하기 위해 Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) Solver를 도입하였다. RANS Solver의 계산 자원 문제를 해결할 수 있는 대체 모델 (surrogate model)을 목적 함수 평가에 이용하였고, 효율적인 최적 설계 프로세스를 위하여 실험 계획법, 대체 모델 구성 알고리즘, MOGA 알고리즘 등으로 구성된 대체 모델 기반 프레임워크를 구축하였다. 구축된 프레임워크를 통해 목적 함수와 제약 조건을 고려한 뛰어난 공력 성능의 다양한 파레토 해 (Pareto solutions)를 도출할 수 있었다. 최적 설계 완료 후, 유도무기 성능에 영향을 미치는 기하학적 특징과 목적 함수와 설계 변수 간의 상관 관계를 추출하여 파레토 해가 좋은 공력 성능을 보이는 이유를 확인할 수 있는 데이터 마이닝 (Data minig)과 추가적인 CFD 공력 성능 분석이 수행되었다. 데이터 마이닝 결과는 최적화된 유도무기 형상이 정적 안정성과 기동성을 고려하면서 유도된 롤을 줄이기 위해 역 롤 특성에 지배적인 영향을 끼치는 exposed semi-span이 작은 값을 가져야 함을 보여주었다. 이러한 결과는 CFD 후처리를 통해 더욱 자세히 파악할 수 있었으며 이는 전반적인 역 롤 현상의 물리적 이해를 도와주었다.
목차
목 차국문요약 Ⅰ목차 ⅢList of Figures ⅤList of Tables Ⅵ제 1 장 서론 11.1 연구배경 11.2 연구목적 5제 2 장 공력 성능 분석 Solver 62.1 공력 성능 분석 개요 62.2 DATCOM C_N, C_M 계산 검증 72.3 RANS Solver C_ll 계산 검증 8제 3 장 최적 설계 프레임워크 123.1 프레임워크 구성 요소 123.2 Design of experiments (DOE) 143.3 Kriging model 153.4 최적화 알고리즘 183.5 데이터 마이닝 20제 4 장 다목적 최적 설계 문제 정의 234.1 설계 변수 234.2 목적 함수 254.3 제약 조건 27제 5 장 결과 285.1 대체 모델 구축 및 검증 285.2 최적화 결과 295.3 데이터 마이닝 결과 38제 6 장 결론 44참고문헌 46Abstract 50
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