[항공설계]경비행기 개념 설계

소개글

일반 경비행기 중 2~4인승으로 제한하며 초경량 스포츠기 및 자작기가
이에 속한다. 군훈련기(가령 KT-1같이 2인승이나 좌석이 직렬은 제외)와
더불어 side by side 형태의 좌석을 가진 유사기종(최소 5대 이상)을 조사하고
비교하여 그에 대한 평균값 등을 구하여 자신만의 새로운 기종을 설계한다.
여기서 본인이 설계한 비행기는 전부 2인승을 참고로 설계하였음을 밝힌다.
본 과제물은 Term Project 두개 중 하나로써 중간고사 대신이다.

목차

1. 경비행기 설계 요구조건
2. 에어포일 선정
3. 주날개면적
4. AR
5. MAC
6. 꼬리날개면적
7. 동력장치
8. 무게계산
9. C.G
10. 각 part의 자중계산
11. 비행기 삼면도 (1/50~1/65 Scale)

본문내용

6. 동력장치
⇒ 엔진선정에 있어서 알아야 할 값은 유해항력()과 스팬효율계수()이다.
1) 마력과 추력마력을 통한 제동마력() 결정
유해항력계수()는 제트항공기의 경우 0.015, 프로펠러기의 경우 0.020, 그리고 고정식 착륙장치를 가진 프로펠러기는 0.030 이다. 여기서 설계(KDW-1)항공기가 저익기 왕복엔진을 사용하는 프로펠러기인 동시에 고정식 랜딩기어이므로 으로 결정한다. (: 항공기설계교육연구회(京文社)에서 집필한 ‘항공기 개념설계’ P.56 참고)

따라서 본 KDW-1의 설계 요구조건을 만족시키기 위해서는 84HP 정도의 출력을 갖는 엔진이 필요한 것으로 산출된다. 그러나 새 엔진의 경우 실제 마력은 정격출력의 85% 밖에 되지 않으며, 프로펠러 효율도 감안하여 99HP 이상의 정격출력을 갖는 엔진이 필요하다. 100HP~110HP일 때 동력하중 (Power Loading)은 11.08 lb/HP 에서 13.05 lb/HP 을 가지므로 유사기종과 비교했을 때 적당하다. 엔진은 경비행기에 주로 사용되는 4행정 를 선정했다. 엔진의 동력하중은 이다.

2) 소요(필요)마력()과 상승률()
위에서 유효마력이 계산되었으며 평균상승률은 이다. 이때 속도는 이다. R.C 및 에 해당하는 을 구해보자.

최대상승률에서 필요마력이 대략 92hp 를 요구하고 있으며 이는 예상 및 선정된 제동 마력이 충분히 감당할 수 있는 힘이므로 엔진의 선택은 옳았다. 게다가 엔진의 무게인 건조무게(dry weight)도 배기구,카브레터,스타트모터,점화시스템 포함해서 136 lb로 80hp 인 Rotax 912UL(배기구만 포함됨)과 Jabiru 2200( 912S 와 동일)이 133 lb 인 것을 감안한다면 상당히 매력적인 엔진이다. 대신 가격이 약간 더 비싸질 것이다. 아래에 3개의 엔진들을 비교할 수 있도록 자료를 첨부하였다.

참고 자료

1) www.janes.com
2) www.rotax-owner.com (for engine)
3) www.indusav.com (Thorp T-211)
4) www.tecnam.co.nz (P96 Golf, P2002 Sierra)
5) www.zodiac.com (Zodiac CH-601XL)
6) 항공기설계교육연구회(京文社)에서 집필한 ‘항공기 개념설계’ p.56
7) NACA-TR-427
8) NACA-TR-824, p.132
9) 항공역학(한국항공대학교), 이 봉준 교수님 저