이론 및 반경험적 방법을 활용한 유도폭탄의 공력 성능 예측

Abstract

유도무기 설계 단계에 있어서 이론식과 경험적 데이터베이스를 활용한 공력 성능 예측은 매우 중요하다. 풍동실험 및 비행시험이나 전산유체해석에 비하여 비용 및 시간 단축 측면에서 매우 효과적이며, 예비 설계 단계에서의 비교적 정확한 공력 성능의 예측이 가능하기 때문이다. 본 연구에서는 이론 및 반경험적 방법(semi-empirical method)의 대표적인 공개 프로그램인 Missile DATCOM(Datasheet Component)과 항공기용 Digital DATCOM을 활용하여 유도폭탄을 무인공격기에 장착하기 위한 예비 설계 단계에서의 공력 성능 예측을 수행하고, 전산유체역학(CFD) 결과를 통해 비교 및 검증을 수행하였다. Missile DATCOM만으로는 세장비가 큰 유도폭탄의 주날개 부분의 해석이 불가능하기 때문에, Missile DATCOM에 항공기용 Digital DATCOM을 결합하여, 유도폭탄의 공력 성능을 예측이 가능하도록 코드를 수정하였다. 그리고 산출된 공력 성능의 검증을 위하여 상용 전산 유체해석 프로그램인 ANSYS Fluent의 해석 결과와 비교를 수행하였다. 그 결과 운용 받음각 영역에서 수직력(normal force), 축력(axial force), 피칭 모멘트(pitching moment)의 경향성이 대체적으로 일치하는 것을 확인할 수 있었고, 유사한 형상에 적용이 가능하다는 것을 확인하였다. 추가적으로 마하수, 옆미끄럼각에 대한 공력 성능 변화와 유도폭탄의 제어를 위한 꼬리날개의 조종면에 대한 조종 특성에 대해 살펴보았다. 본 연구를 통하여 유도폭탄의 초기 개념설계 단계에서의 공력 성능 예측에 유용하게 사용될 것으로 기대가 되며, 신뢰성 및 활용성을 높이기 위해서는 실험데이터와 연계한 데이터베이스 구축에 많은 연구가 진행되어야 한다.