비평면 지면을 비행하는 차세대 초고속 운송시스템의 정상/비정상 공력해석

Abstract

산업발전과 더불어 체증 심화, 에너지 자원 부족 그리고 환경오염 등의 문제로 새로운 교통시스템을 개발하고자 하는 노력들이 국내외에서 증가하고 있다. 최근 리니어모터(linear motor)와 압축공기부양시스템 및 직렬배치형(tandem) 날개의 부양력을 통해 채널 내를 비행하는 차세대 초고속 운송시스템(Future Air Speed Transit, FAST)은 자기부상열차와 공기부상 전동운행체의 장점만을 취하는 새로운 개념으로 연구가 진행되고 있다. 채널 내를 비행하는 운송체의 개발, 안정성 파악을 위해서는 공력특성을 파악하는 것이 중요하다. 비평면지면을 비행하는 운송체의 공력특성을 파악하기 위해 경계요소법을 이용하여 해석하였다. FAST에서 직렬배치형 날개가 동체의 전두부와 후두부에 가깝고, 하단만 있는 익단판(endplate)을 설치하였을 때 최대 공력 성능을 얻을 수 있었다. 이와 같이 날개-동체를 결합한 운송체의 공력 특성을 분석하여 안정성 확보 및 최적의 공기부상력을 가지도록 운송체 상부의 직렬배치형 날개를 최적 배치하는 공력설계를 수행하였다. 전후 플래퍼론 변화에 따라 피칭모멘트가 발생하고, 좌우 플래퍼론 변화에 따라 롤링모멘트가 발생하는 것을 확인하였다. 이와 같이 제어면인 플래퍼론을 이용하면 FAST 운송체의 안정성을 확보할 수 있다. 채널과 같은 비평면 지면을 비행하는 FAST에 대하여 공력특성을 예측할 수 있는 연구결과가 차세대 초고속 운송체 개발 및 공력설계에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.; There has been efforts to develop a new transportation system because of deepening of traffic jam, energy shortage and environment pollution as industrial growth. Recently, a ground transporter called as FAST(Future Aero Speed Transit) is proposed to move inside the channel using linear motors and to lift its body using both air-lift and tandem wing-levitation. FAST adopted good points of MLV(Magnetic Levitation Vehicle) and AEV(Aero-levitation Electric Vehicle). To understand the development and stability of transporter flying over nonplanar ground surfaces, it is important to understand the aerodynamic characteristics. The aerodynamic characteristics of FAST flying over nonplanar ground surfaces are studied using a boundary element method. FAST have the greatest aerodynamic characteristics when tandem wings are placed near the front and rear section of fuselages and are installed lower endplate. Analyzing the aerodynamic characteristics of FAST combined wing-fuselage, This paper is investigated to find optimal arrangement of tandem wings having stability and optimal aero-levitation. It is confirmed that pitching moment is happened by variation of front-rear flaperon and rolling moment is happened by variation of left-right flaperon. Using flaperon, control surface, can secure stability of FAST. It is believed that present results can be used in the development and the aerodynamic design of the high-speed ground transporters.