KR100367555B1 - Integration type sensor for wind tunnel test of aircraft - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항공기의 풍동 시험용 통합형 센서에 관한 것으로, 종래의 에어 데이터 캘리브레이션 풍동 시험시에는 항공기 모델 표면의 임의의 위치에서의 유동 압력 및 유동 방향각을 측정할 때 각각 다른 종류의 유동 압력 및 유동 방향각 측정용 센서를 이용하여 각각의 물리량을 따로 따로 측정해야 하므로 인해 많은 풍동 시험 시간 및 비용이 소요되고, 측정된 유동 압력과 유동 방향각이 각각 다른 시간, 즉 엄밀하게는 다른 조건에서 측정된 값이므로 데이터의 처리시에 이로 인한 재처리가 필요하며, 불가피하게 오류가 포함될 가능성이 있어서 측정치의 신뢰성이 저하되고, 유동시의 동압 및 정압을 측정하기 위해서는 유동 압력 측정용 센서를 유동 방향과 일치하도록 조정해야 하는 데, 풍동 시험중 시험 조건이 바뀔 때마다 유동 압력 측정용 센서를 재조정하지 않기 위해서는 센서가 장착된 위치에서의 국부적인 유동 방향에 자동적으로 동기되도록 해야 하는 등의 많은 문제점이 있었던 바, 본 발명은 에어 데이터 캘리브레이션 풍동 시험을 위해 제작된 항공기 전방 동체의 유동 압력과 유동 방향각을 하나의 통합형 센서에 의해 동시에 측정할 수 있으므로써 풍동 시험시 소요되는 시간 및 비용을 대폭적으로 줄일 수 있음에 따른 항공기 개발 비용을 효과적으로 절감시킬 수 있으며, 풍동 시험시의 신뢰성 및 시험 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다.The present invention relates to an integrated sensor for wind tunnel testing of an aircraft, and in the conventional air data calibration wind tunnel test, different types of flow pressure and flow direction are respectively measured when measuring the flow pressure and the flow direction angle at an arbitrary position on the surface of the aircraft model. Since each physical quantity must be measured separately by using each measuring sensor, a lot of wind tunnel test time and cost are required, and the measured flow pressure and flow direction angle are measured at different times, that is, values measured at strictly different conditions. Because of this, reprocessing is necessary when processing data, and there is a possibility that an error is inevitably included, so that the reliability of the measured value is deteriorated. If the test conditions change during the wind tunnel test, In order not to readjust, there have been many problems such as automatic synchronization with the local flow direction at the position where the sensor is mounted. The present invention relates to the flow pressure of the aircraft front fuselage manufactured for the air data calibration wind tunnel test. The flow direction angle can be measured simultaneously by one integrated sensor, which can greatly reduce the time and cost of wind tunnel testing, effectively reducing aircraft development costs, and reliability and test efficiency during wind tunnel testing. Can significantly improve.
Description
본 발명은 항공기의 풍동 시험용 통합형 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어 데이터 캘리브레이션 풍동 시험을 위해 제작된 항공기 전방 동체의 유동 압력과 유동 방향각을 하나의 통합형 센서에 의해 동시에 측정할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an integrated sensor for wind tunnel testing of an aircraft, and more particularly, to allow the flow pressure and flow direction angle of an aircraft front fuselage manufactured for air data calibration wind tunnel testing to be simultaneously measured by one integrated sensor. .
일반적으로, 모든 항공기는 비행을 위해 필요한 여러 정보를 얻기 위해서 여러 센서들을 통해 필요한 데이터를 측정해야 하는 데, 이중 유동시의 동압과 정압 및 유동각은 항공기의 속도, 고도 및 자세의 계산을 위해 반드시 필요한 데이터들이다.In general, every aircraft needs to measure the data required by several sensors to get the information needed for the flight. The dynamic, static and flow angles in dual flow must be used to calculate the aircraft's speed, altitude and attitude. The data you need.
예컨대, 전투기의 경우 종래에는 대부분 기수 앞부분의 노우즈 붐(Nose Boom; 도시는 생략함)에서 상기한 데이터들을 측정하였으나, 현대전에서의 레이더 성능 및 피탐지성의 중요성이 커짐에 따라 노우즈 붐 대신, 동체 표면에 장착된 센서들에 의해서 모든 데이터를 측정하는 방식이 주목받고 있다.For example, in the case of fighter aircraft, the above data were measured in the nose boom (not shown) in the front of the nose in the past, but instead of the nose boom as the radar performance and detectability in modern warfare have increased, The method of measuring all the data by the sensors mounted in the attention is attracting attention.
그러한 시스템에서는 노우즈 붐과는 달리 센서가 장착된 위치에서의 국부적인 유동 조건이 자유류의 조건과 많은 차이를 갖기 때문에 실제 비행전에 그러한 차이를 보정하기 위한 에어 데이터 캘리브레이션(Air Data Calibration) 풍동 시험이 받드시 필요하며, 큰 중요성을 갖게 된다.In such a system, unlike the nose boom, the local flow conditions at the location where the sensor is mounted differ significantly from those in free flow, so an Air Data Calibration wind tunnel test is required to compensate for these differences before actual flight. It is necessary and very important.
한편, 상기한 에어 데이터 캘리브레이션 풍동 시험시에는 원하는 위치에서의유동 압력 및 유동 방향각의 측정을 위해 시험용 센서가 필요하게 되는 데, 종래에는 기술적인 난이도로 인해 유동 압력과 유동 방향각을 각각 다른 종류의 센서를 사용해서 측정하였다.On the other hand, in the air data calibration wind tunnel test, a test sensor is required to measure the flow pressure and the flow direction angle at a desired position. In the related art, due to technical difficulty, the flow pressure and the flow direction angle are different from each other. Measurement was made using a sensor.
즉, 종래의 유동 압력을 측정시에는 도 1에 도시한 바와 같이, 베이스(11)에 각각 정압 측정용 단자(12) 및 전체 압력 측정용 단자(13)가 구비된 유동 압력 측정용 센서(10)를 항공기 모델에 장착하여 유동시의 동압 및 정압을 측정하게 되며, 종래의 유동 방향각을 측정시에는 도 2에 도시한 바와 같이, 베이스(21) 상부의 포텐셔미터(Potentiometer)(22)에 평판형 베인(23)이 연결된 유동 방향각 측정용 센서(20)를 항공기 모델에 장착하여 풍동 시험시 풍향계의 원리에 의해 상기 베인(23)과 유동의 상대적인 각도에 의하여 레퍼런스 포지션(Reference Position)으로부터 회전한 각도를 연동되는 상기 포텐셔미터(22)를 이용하여 측정하게 된다.That is, when measuring the conventional flow pressure, as shown in FIG. 1, the flow pressure measuring sensor 10 having the terminal 11 for positive pressure measurement and the terminal 13 for total pressure measurement, respectively, on the base 11. ) Is mounted on the aircraft model to measure dynamic pressure and static pressure during flow, and when measuring a conventional flow direction angle, as shown in FIG. 2, a flat plate is placed on a potentiometer 22 on the base 21. The flow vane measuring sensor 20 connected with the shape vane 23 is mounted on the aircraft model and rotated from the reference position by the relative angle between the vane 23 and the flow according to the principle of the wind vane during the wind tunnel test. One angle is measured using the potentiometer 22 that is interlocked.
그러나, 이와 같은 종래의 에어 데이터 캘리브레이션 풍동 시험시에는 항공기 모델 표면의 임의의 위치에서의 유동 압력 및 유동 방향각을 측정할 때 각각 다른 종류의 유동 압력 및 유동 방향각 측정용 센서(10)(20)를 이용하여 각각의 물리량을 따로 따로 측정해야 하므로 인해 많은 풍동 시험 시간 및 비용이 소요되었다.However, in the conventional air data calibration wind tunnel test, when measuring the flow pressure and the flow direction angle at any position on the surface of the aircraft model, the sensors 10 and 20 for measuring the different kinds of flow pressure and the flow direction angle, respectively ), Each physical quantity should be measured separately, which required a lot of wind tunnel test time and cost.
뿐만 아니라, 측정된 유동 압력과 유동 방향각이 각각 다른 시간, 즉 엄밀하게는 다른 조건에서 측정된 값이므로 데이터의 처리시에 이로 인한 재처리가 필요하고, 불가피하게 오류가 포함될 가능성이 있어서 측정치의 신뢰성이 저하되며, 유동시의 동압 및 정압을 측정하기 위해서는 유동 압력 측정용 센서(10)를 유동 방향과 일치하도록 조정해야 하는 데, 풍동 시험중 시험 조건이 바뀔 때마다 유동 압력측정용 센서(10)를 재조정하지 않기 위해서는 센서가 장착된 위치에서의 국부적인 유동 방향에 자동적으로 동기되도록 해야 하는 등의 많은 문제점이 있었다.In addition, since the measured flow pressure and the flow direction angle are measured at different times, that is, strictly under different conditions, the reprocessing is necessary when processing data, and inevitably errors may be included. In order to measure the dynamic pressure and the static pressure at the time of the flow of reliability, the flow pressure measuring sensor 10 must be adjusted to match the flow direction, and the flow pressure measuring sensor 10 is changed whenever the test conditions are changed during the wind tunnel test. In order not to readjust), there have been many problems such as automatic synchronization with the local flow direction at the position where the sensor is mounted.
따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 에어 데이터 캘리브레이션 풍동 시험을 위해 제작된 항공기 전방 동체의 유동 압력과 유동 방향각을 하나의 통합형 센서에 의해 동시에 측정할 수 있도록 하여 풍동 시험시 소요되는 시간 및 비용을 대폭적으로 줄일 수 있음에 따른 항공기 개발 비용을 효과적으로 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 풍동 시험시의 신뢰성 및 시험 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 항공기의 풍동 시험용 통합형 센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to measure the flow pressure and the flow direction angle of the aircraft front fuselage manufactured for the air data calibration wind tunnel test at the same time by one integrated sensor In addition to effectively reducing aircraft development costs due to significant time and cost reductions, and providing integrated sensors for wind tunnel testing of aircraft that can dramatically improve the reliability and test efficiency of wind tunnel testing. The purpose is.
도 1은 종래의 유동 압력 측정용 센서를 나타낸 종단면도1 is a longitudinal sectional view showing a conventional sensor for measuring the flow pressure
도 2는 종래의 유동 방향각 측정용 센서를 나타낸 종단면도Figure 2 is a longitudinal sectional view showing a conventional flow direction angle measurement sensor
도 3은 본 발명의 통합형 센서를 나타낸 전체 종단면도Figure 3 is a full longitudinal cross-sectional view showing an integrated sensor of the present invention.
도 4는 도 3의 통합형 센서가 항공기 모델에 장착된 상태를 나타낸 종단면도4 is a longitudinal sectional view showing a state in which the integrated sensor of Figure 3 is mounted on the aircraft model
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100; 통합형 센서 110; 포텐셔미터100; Integrated sensor 110; Potentiometer
111; 회전축 120; 체결 부재111; Rotation axis 120; Fastening member
130; 프로브 140; 평판형 베인130; Probe 140; Flat vanes
200; 베이스 M; 전방 동체200; Base M; Front fuselage
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전방 동체에 장착된 베이스 상부에 회전가능하게 결합되어 풍동 시험시 유동 방향각을 정량적으로 측정하기 위한 포텐셔미터와, 상기 포텐셔미터 중앙의 회전축에 삽입되는 체결 부재와, 상기 체결 부재에 삽입되어 포텐셔미터의 회전축 및 체결 부재와 함께 회전가능하게 결합되며 풍동 시험시 동압 및 정압을 측정하기 위한 프로브와, 상기 프로브의 선단부에 결합되어 프로브 및 포텐셔미터와 함께 유동의 방향에 동기되도록 회전하는 평판형 베인으로 구성된 것을 특징으로 하는 항공기의 풍동 시험용 통합형 센서가 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention is rotatably coupled to the upper portion of the base mounted on the front fuselage potentiometer for quantitatively measuring the flow direction angle during the wind tunnel test, a fastening member inserted into the rotation axis of the center of the potentiometer, A probe inserted into the fastening member and rotatably coupled with the rotation axis of the potentiometer and the fastening member, the probe for measuring dynamic pressure and static pressure during wind tunnel testing, and coupled to the tip of the probe to be synchronized with the direction of flow with the probe and potentiometer Provided is an integrated sensor for wind tunnel testing of an aircraft, characterized in that it consists of rotating flat vanes.
이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention for achieving the above object will be described in detail.
도 3은 본 발명의 통합형 센서를 나타낸 전체 종단면도이며, 도 4는 도 3의 통합형 센서가 항공기 모델에 장착된 상태를 나타낸 종단면도이다.3 is an overall longitudinal cross-sectional view showing an integrated sensor of the present invention, Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view showing a state in which the integrated sensor of Figure 3 is mounted on the aircraft model.
본 발명에 따른 항공기의 풍동 시험시 유동 압력 및 유동 방향각을 동시에 측정하기 위한 통합형 센서(100)는 항공기의 전방 동체(M)에 장착된 베이스(200) 상부에 유동 방향각을 정량적으로 측정하기 위한 포텐셔미터(110)가 회전가능하게 결합되고, 상기 포텐셔미터(110) 중앙의 중공으로 된 회전축(111)에는 알루미늄재의 튜브 형상으로 형성된 체결 부재(120)가 삽입되며, 상기 체결 부재(120)에는 갈고리 형상으로 형성되어 풍동 시험시의 동압 및 정압을 측정하기 위한 프로브(Probe)(130)가 삽입되어 상기 포텐셔미터(110)의 회전축(111) 및 체결 부재(120)와 함께 회전가능하게 체결된다.Integrated sensor 100 for simultaneously measuring the flow pressure and the flow direction angle during the wind tunnel test of the aircraft according to the present invention to measure the flow direction angle quantitatively on the base 200 mounted on the front fuselage (M) of the aircraft Potentiometer 110 for rotatably coupled, the hollow rotating shaft 111 in the center of the potentiometer 110 is inserted into a fastening member 120 formed in the shape of a tube of aluminum material, the hook member 120 Probe 130 for measuring the dynamic pressure and static pressure during the wind tunnel test is inserted into the shape is rotatably coupled with the rotation shaft 111 and the fastening member 120 of the potentiometer 110.
또한, 상기 프로브(130)의 선단부에는 프로브(130) 및 포텐셔미터(110)와 함께 유동의 방향에 동기되도록 회전하는 평판형 베인(140)이 용접 또는 브레이징(Brazing) 등에 의해 결합되어 구성된다.In addition, the tip 130 of the probe 130 is coupled to the probe 130 and the potentiometer 110 is coupled to the plate-shaped vane 140 to be synchronized with the direction of flow by welding or brazing.
상기와 같이 구성된 본 발명은 도 4에 도시한 바와 같이, 항공기의 에어 데이터 캘리브레이션 풍동 시험시 유동 압력 및 유동 방향각을 동시에 측정하고자 할 때는 통합형 센서(100)를 항공기의 전방 동체(M)에 장착된 베이스(200) 상부에 장착시킨 상태에서 풍동 시험을 진행하게 되면 상기 프로브(130)의 선단부에 용접 또는 브레이징 등에 의해 결합된 평판형 베인(140)이 웨더콕 이펙트(Weathercock Effect), 즉 압력 중심이 회전축보다 뒤에 있는 평판이 유동의 흐름에 놓일 경우유동의 흐름 각도에 일치하도록 움직이려는 경향인 풍향계의 원리에 의하여 상기 평판형 베인(140)과 프로브(130) 및 포텐셔미터(110)가 자동적으로 유동의 방향에 동기되도록 회전하게 된다.As shown in FIG. 4, the present invention configured as described above includes an integrated sensor 100 mounted on the front fuselage M of the aircraft when simultaneously measuring air pressure and flow direction angle during the air data calibration wind tunnel test of the aircraft. When the wind tunnel test is carried out in the state of being mounted on the upper base 200, the flat vane 140 coupled to the tip of the probe 130 by welding or brazing has a weathercock effect, that is, a pressure center. The flat vane 140, the probe 130 and the potentiometer 110 automatically flow according to the principle of the wind vane, which tends to move to match the flow angle of the flow when the plate behind the rotation axis is placed in the flow of the flow. It is rotated to be synchronized with the direction of.
이때, 상기 포텐셔미터(110) 중앙의 회전축(111)이 기준 위치로부터 회전한 각도가 상기 포텐셔미터(110)에 의해 정량적으로 측정되므로 유동 방향각을 측정할 수 있으며, 아울러 상기 유동 방향에 동기된 프로브(130)에 의해 유동의 동압 및 정압을 효율적으로 측정할 수 있게 된다.In this case, since the angle of rotation of the rotation axis 111 in the center of the potentiometer 110 from the reference position is quantitatively measured by the potentiometer 110, the flow direction angle can be measured, and the probe synchronized with the flow direction ( 130) it is possible to efficiently measure the dynamic pressure and the static pressure of the flow.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 에어 데이터 캘리브레이션 풍동 시험을 위해 제작된 항공기 전방 동체의 유동 압력과 유동 방향각을 하나의 통합형 센서에 의해 동시에 측정할 수 있으므로써 풍동 시험시 소요되는 시간 및 비용을 대폭적으로 줄일 수 있음에 따른 항공기 개발 비용을 효과적으로 절감시킬 수 있으며, 풍동 시험시의 신뢰성 및 시험 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 등의 많은 장점이 구비된 매우 유용한 발명이다.As described above, the present invention can simultaneously measure the flow pressure and the flow direction angle of the aircraft front fuselage manufactured for the air data calibration wind tunnel test by using a single integrated sensor, the time and cost required for the wind tunnel test It is a very useful invention with many advantages, such as greatly reducing the development cost of the aircraft and greatly improving the reliability and test efficiency in wind tunnel testing.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
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