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[비행 동역학]질점 항공기로의 가정을 통한 항공기 운동 특성 파악

저작시기 2006.03 | 등록일 2006.03.28 한글파일 한컴오피스 (hwp) | 8페이지 | 가격 500원

소개글

일반적인 항공기의 운동은 시간에 따른 궤적을 통해 표현되고 이는 실제 비행시험과 비행시험 후 데이터 분석을 통해 그 특성을 파악하게 된다. 이를 좀 더 쉽게 이해하기 위해 그 항공기의 자세와 탄성운동을 고려하지 않고 무게중심만을 통해 그 궤적이 나타내는 특성을 파악하고자 한다. 이를 질점 운동 해석이라고 하며 무게중심에 작용되는 힘만으로 뉴턴의 운동방정식을 적용하여 간단한 운동 특성을 파악해 볼 수 있다.

목차

1.개요
2.항공기 비행조건
3.프로그램 설명
4.결과 예측 및 특성 파악
5.프로그램 코드[MATLAB]

본문내용

본 프로그램은 뉴튼의 운동방정식을 이용해 항공기를 질점으로 가정하고 이에 대한 시간에 대한 운동을 구현하고자하는 것이다. 서로 얽혀있는 다변수 미분방정식을 풀기위해 ode45함수를 이용하였고 초기조건은 양력과 무게가 같은 등속수평비행 상태로 가정하였다. 또 비행중 조종입력 변수인 L(n으로 대치),T(추력),Phi(롤 각도)를 변화시켜 시간에 따른 항공기의 운동을 계산해 내고자 하였다. 그러나 주어진 초기조건만으로 ode45를 계산하였을 경우 항공기에 대한 조종입력 없이 초기조건에 의한 항공기의 시간에 대한 반응만 나타나므로 이를 방지하기 위해 수치해석적으로 그 구간을 1초로 하고 이를 0.5초 단위로 나누어 3 point 에 대한 운동방정식을 풀게 하였다.
t=0~1초사이 구간일 경우 나오는 결과값(y 배열에 저장)은 3행 3열(3점에 대한 3개의 결과변수)로 나타나며 이중 y(3,3)은 t=1~2초일 때의 ode45의 초기조건으로 다시 입력하여 속도와 비행 경로각, 요 각들이 연속적으로 계산되게 하였다. 이것은 조종 입력변수 3개가 비행 중 그 값이 계속 바뀌기 때문에 이에 대한 운동을 반영하기 위해 단위시간에 대해 미분운동 방정식을 풀고 이 결과값을 다음 점에 대해 초기조건으로 사용하여 조종입력에 대한 결과를 표현할 수 있도록 하였다.
각 조종입력에 대한 항공기 운동의 변화를 알아보기 위해 조종입력 변수 3개중 하나의 변수에 대해 다른 두 변수들은 고정된 값을 입력하여 각 변수에 대한 항공기 특성을 명확하게 하고자 하였다. 또 실제적으로 조종입력 변수의 값이 불연속적으로 변화할 수 없으므로 이를 위해 조종 입력 변수의 값은 연속적인 값으로 함수화하여 입력하도록 하였다. 프로그램 코드는 마지막에 별첨하였다.

참고 자료

비행 동역학의 이해/항공우주학회
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