패널법을 이용한 임의의 3차원 BWB 형상 항공기에 대한 공력 해석

Abstract

패널법(panel method)을 이용하여 포텐셜 유동조건에 있는 임의의 3차원 융합익기(Blended-Wing Body) 형상에 대해 정상/비정상 공력해석을 수행하였다. 본 연구 방법은 구간일정강도(piecewise constant strength) 용출(source) 및 중첩(doublet) 특이점(singularity)을 사용하고 Dirichlet 경계조건에 기초한 포텐셜 기저(potential based) 패널법과 물체고정좌표계의 각 방향에 대해 시간전진법(time-stepping method)을 결합한 방법이다. 정확성을 검증하기 위해 NACA 633-018의 lifting body airplane과 대칭 에어포일 단면 농업용 융합익기 형상에 적용하였으며 계산결과는 이론치, 실험치 그리고 전산해석 결과와 잘 일치하였다. 본 프로그램은 임의의 3차원 BWB 형상 항공기의 공력해석을 빠르고 정확하게 수행할 수 있으며 BWB 항공기의 안정성을 위한 다양한 공력계수를 제공할 수 있다. 본 프로그램으로 3차원 정상/비정상 임의의 3차원 형상에 대하여 공력특성을 예측할 수 있어 BWB 항공기 설계단계, 비행 시뮬레이션과 같이 반복적 빠른 계산을 요구하는 실질적 응용에 크게 기여할 것이다.; A panel method based on potential flow theory is developed for the steady/unsteady aerodynamic analysis of arbitrary three-dimensional Blended Wing Body aircraft. The panel method uses the piecewise constant source and doublet singularities as a solution. This potential based panel method is founded on the Dirichlet boundary condition and coupled with the time-stepping method. It is necessary to predict the aerodynamic characteristics of arbitrary three-dimensional Blended Wing Body aircraft as quickly as possible. Computed flow-field solutions are presented for steady and various unsteady conditions involving geometries such as NACA 633-018 airfoil section lifting body airplane, Blended Wing Body agriculture Unmanned Aerial Vehicle model of symmetric airfoil section. Calculations are compared with theoretical or experimental data and other higher-order solutions. Excellent agreement is obtained. The present method uses the time-stepping loop to simulate the unsteady motion of the aircraft. The present method can solve the three-dimensional flow over the complex bodies with less computing time. The present method can provide various aerodynamic derivatives to secure the stability of Blended Wing Body aircraft. That will do much for practical applications such as aerodynamic designs and analysis of aircraft configurations and flight simulation.