날갯짓 초소형 비행체의 유연 날개가 공력 성능에 미치는 영향에 대한 수치적 연구

Abstract

본 논문에서는 수치적 연구를 통해 날갯짓 초소형 비행체의 날개 유연성이 공력 성능에 미치는 영향을 규명하였다. 날갯짓 주위 유동의 강한 비정상성과 날개의 유연성을 고려한 해석을 위해 2차원 유체-구조 연성해석 프로그램을 개발하고 이를 검증하였다. 날갯짓 초소형 비행체의 형상 및 날갯짓 궤적을 모델링하 였으며, 강체 날개와 유연 날개에 대해 해석을 수행한 결과 유연 날개의 수직 방향 힘이 강체 날개보다 더 크게 계산되었다. 유동장 분석을 통해, 날개의 유연성으로 인해 advanced rotation이 발생하여 비정상 공력 발생 메커니즘인 wake capture 및 rotational circulation에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인하였다.

In this paper, effect of wing flexibility of the Flapping Micro Aerial Vehicles(FMAVs) on aerodynamic performance is studied via numerical analysis. In order to consider strong unsteadiness of flow around flapping wing and structural flexibility of FMAVs wing, 2-D fluid-structure interaction program is developed and validated. Geometric and kinematic modeling of FMAVs are conducted, and numerical simulation is performed for rigid and flexible wing. Comparison of force coefficient histories shows that vertical force coefficient of flexible wing is larger than that of rigid wing. This is because advanced rotation due to wing flexibility has a positive effect on unsteady force generation mechanism, wake capture and rotational circulation.