항공기 레이돔의 다중 물리 해석 시뮬레이션

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보어사이트 오류, 전송 손실, 버드 스트라이크 손상 및 공기역학적 하중에서의 편향을 비롯한
다양한 중요 성능 지표가 시뮬레이션을 통해 예측할 수 있습니다.

항공기 설계와 관련하여 엔지니어는 표준 요구 사항을 충족하면서 모든 시나리오를 고려해야합니다.

극한의 날씨에서도 비행기가 안전하게 날아갈 수 있을까요? 비행기가 새와 충돌한다면 어떻게 될까요?

이륙해서 착륙하는 순간까지의 모든 잠재적 위협은 설계가 승인되기 전에 테스트하고 해결해야 합니다.

기술의 발전과 비용 절감 노력 덕분에 항공우주 부품은 때때로 다양한 기능을 수행하도록 설계됩니다. 이러한 부품들 중 하나가 바로 노즈콘 레이돔(nosecone radome)이며, 레이더 안테나를 둘러싸고 있는 크고 얇은 벽식 구조로 되어있습니다.

노즈콘 레이돔은 항공기의 기상 안테나를 보호하고 항공기의 공기역학적 형상의 필수적인 부분으로 사용될 수 있도록 설계되었습니다. 이외에도 기본 레이더의 신호에 영향을 미치지 않게 되어있습니다.

레이돔 설계자는 비행 중 어떤 일이 발생하더라도 각 장치의 지정된 기능에 대해 주요 성능 기준을 충족시켜야합니다.

강풍 및 우박 또는 비행 중 새의 고속 충격으로 발생하는 여러 상황들을 계획하고 테스트 해야합니다.

검증은 일반적으로 물리적 테스트를 통해 수행됩니다. 물리적 테스트는 최종 설계 검증에 유용할 수 있지만 몇 가지 단점이 있습니다.

물리적 측정은 비용이 많이 들며 시간이 많이 소요되며, 이 모든 측정에는 레이돔와 같은 다기능 구성요소가 곱해집니다.

또한 물리적 테스트를 하게 되면 설계를 검증하기 전에 구성요소를 완벽하게 제작해야 한다는 단점까지 있습니다.

비용과 시간을 줄이기 위해, 설계 시뮬레이션 초기 단계에서 성능을 검증하는 데 종종 컴퓨터 시뮬레이션이 사용됩니다.

이를 통해 설계자는 부품을 추가로 제작하고 테스트하기 전에 몇 가지 ‘가상’ 시나리오를 신속하게 평가할 수 있습니다.

보어사이트 오류, 전송 손실, 버드 스트라이크 손상 및 공기역학적 하중에서의 편향을 포함한 시뮬레이션을 통해 다양한 주요 성능 지표들을 예측할 수 있습니다.

단일 모델로 레이돔의 움직임을 완전히 예측할 수는 없지만, 설계자는 다중 물리 시뮬레이션으로 어느 정도 예측할 수 있습니다.

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[그림] 물리 기반 모델의 조합을 결합하여 레이돔의 구조,
전자기 및 공기역학적 성능을 완벽하게 나타낼 수 있습니다.

다중 물리 시뮬레이션은 레이돔의 구조, 전자기 및 공기역학적 성능을 완벽하게 설명할 수 있는 물리적 기반 모델의 조합입니다.

설계자는 CFD(Computational Fluid Dynamics) 솔버인 AcuSolve를 시작으로 비행 중 항공기를 둘러싼 공기 압력 필드를 예측할 수 있습니다. 그런 다음 결과 압력을 OptiStruct 모델에 매핑하여 공기역학 부하에서 레이돔의 구조적 반응을 정확하게 예측할 수 있습니다.

고주파 전자기 해석 솔버인 Feko레이더 안테나의 방사선 패턴을 예측하는 데 사용할 수 있습니다. 설계자는 레이돔이 안테나 신호에 미치는 영향을 측정하기 위해 레이돔 존재 유무와 상관없이 분석을 반복 할 수 있습니다. 마지막으로, Radioss를 사용하여 고속으로 날아다니는 새의 타격으로 인한 피해를 예측할 수 있습니다.

이 모델들은 모두 레이돔의 성능을 특성화하고, 엔지니어링 시간과 비용을 절감하면서 정보에 입각한 설계 결정을 유도하는 데 사용될 수 있습니다. 다중 물리 시뮬레이션 접근법은 복잡한 다중 기능 구성 요소의 설계자에게 매우 중요한 도구가 될 것입니다.

 자세한 내용은 (여기)에서 확인하세요.
 

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