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UAM 항공기 낙뢰 및 HIRF 환경에서 덕트의 케이블 보호 성능 분석 및 인증기술에 관한 연구
김동현,조재현,김윤곤,이학진,명노신,Kim, Dong-Hyeon,Jo, Jae-Hyeon,Kim, Yun-Gon,Lee, Hakjin,Myong, Rho-Shin 항공우주시스템공학회 2022 항공우주시스템공학회지 Vol.16 No.3
Cities around the world are increasing their demand for Urban Air Mobility (UAM) aircraft due to traffic congestion with population concentration. Aircraft with various shapes depending on fixed-wing and propulsion systems, are being prepared for commercialization. Airworthiness certification is required as it is a manned transportation vehicle that flies in the city center and transports people on board. UAM aircraft are vulnerable to lightning and HIRF environments due to the increasing use of composite materials, the use of electric motors, and use of electronic equipment. Currently, the development of certification technology, guidelines, and requirements in lightning and HIRF environments for UAM aircraft is incomplete. In this study, the certification procedures for lightning and HIRF indirect impacts of rotorcraft shown in AC 20-136B and AC 20-158A issued by the Federal Aviation Administration (FAA), were verified and applied to the computerized simulation of UAM aircraft. The impact of lightning and HIRF on ducted fan UAM aircraft was analyzed through computerized simulation, and the basis for establishing practical guidelines for certification of UAM aircraft to be operated in the future is presented.
항공기 낙뢰 시험을 위한 Component A 축소 파형 도식화 방법
조재현(Jae-Hyeon Jo),김윤곤(Yun-Gon Kim),김동현(Dong-Hyeon Kim),이학진(Hak-Jin Lee),명노신(Rho-Shin Myong) 한국항공우주학회 2021 韓國航空宇宙學會誌 Vol.49 No.9
낙뢰는 짧은 시간 동안 다량의 에너지를 항공기에 전달하여 치명적인 결과를 초래할 수 있다. 특히 낙뢰는 고온의 열과 전류를 동반하여 항공기 표면 손상과 내부 전자장비에 영향을 미쳐 비행의 안전에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 이를 분석하기 위한 낙뢰 시험에는 미항공우주원고서 SAE ARP 5412B에 규정된 최대전류 200kA인 Component A 파형이 사용된다. 하지만 실제 낙뢰크기는 대부분 35kA 내외로 발생하며 전기체 대상으로 하는 낙뢰 간접 시험에서 내부 전자장비 손상 예방을 위해 파형을 축소하여 시험을 진행한다. 본 연구에서는 기존 Component A 축소파형을 도식화하는 방법을 알아보고 그 한계를 분석하였다. 나아가 항공기 낙뢰 Component A 파형의 보정계수를 조절하는 방식의 신규 축소 파형 도식 방법을 제안한다. 마지막으로 전자기 해석 소프트웨어 EMA3D를 활용하여 EC-155B 헬리콥터 내부 케이블 하네스의 파형 감소비에 따른 내부유도 전류 크기 감소비를 비교하였다. Lightning can deliver large amounts of energy to the aircraft in a short period of time, resulting in catastrophic consequence. In particular, lightning strikes accompanied by high temperature heat and current can damage aircraft surface and internal electronic equipment, seriously affecting flight safety. Lightning experiments to analyze this effect use a Component A waveform with a maximum current of 200 kA as specified in SAE ARP 5412B. However, the actual lightning occurs mostly below 35kA and lightning indirect tests are conducted by reducing waveforms to prevent damage to internal electronic equipment. In this study, we examine previous methods to plot the Component A reduced waveform and identify their limitations. We then propose a new method to plot the reduced waveform based on adjusting the correction factor of the aircraft lightning Component A waveform. Finally, the electromagnetic analysis software EMA3D was used to compare the internal induced current size reduction ratio of the internal cable harness of the EC-155B helicopter.