[프로젝트] Digital DATCOM 문서 작성 방법

DATCOM을 쓰고 싶은데, 우리나라 자료는 많지 않은 것 같아서 혼자 공부하면서 적어보기로 했다.

 

DATCOM이란?

보통 특정 구조의 유체역학적 특성을 알기 위해서는 wind tunnel(WT, 풍동)에서 실험을 하거나 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 통해서 알 수 있다. 풍동은 장비가 비싸고 시간이 오래 걸리는데다가 CFD는 충분한 컴퓨터 성능이 있어야 가능하다.

 

모든 항공기 구조에 대해 다 wind tunnel 방법이나 CFD를 적용하기 보다는, 기존에 있는 항공기 디자인에 대해서 간단한 솔루션을 찾을 수 있으면 편할 것이다. 이에 대한 요구로 기존에 있는 aerodynamic predictions를 축적해놓은 것이 바로 DATCOM(USAF Stability and Control Data Compendium)이다. 1978년에 나온 DATCOM은 CFD/WT 전에, configuration과 비행 조건을 가지고 stability, control derivatives를 구할 수 있었다. 그러나 DATCOM은 3000페이지의 책 두 권이기 때문에 찾아보기가 너무 어렵다는 문제를 가지고 있었다.

 

따라서 DATCOM을 컴퓨터 프로그램화시킨 것이 digital DATCOM으로, FORTRAN이라는 언어로 만들어졌다. fixed-wing aircraft의 특성(stability, control, dynamic derivatives)을 구할 수 있다.

 

 

www.pdas.com/datcomrefs.html

 

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비행기 구조 용어

 

기본적인 비행기의 부분 별 용어를 알고 가야한다.

 

항공기의 날개가 두 부분으로 나뉘어 있다면 안쪽을 inboard panel이라고 하고, 바깥쪽을 outboard panel이라고 한다.

 

 

 

출처 : https://www.quora.com/What-is-the-significance-of-this-tab

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NAMELIST 분류

 

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FLTCON : 비행조건 작성하기

마하 조건 0, 받음각(AOA)는 -6도부터 20도까지 총 13개, 질량 1090g, 고도는 0 (해수면 기준)

레이놀즈수 20,000

$FLTCON NMACH = 1.0, MACH(1)=0.0, NALPHA = 13.0,
        ALSCHD(1) = -6.0, -4.0, -2.0, 0.0, 2.0,
                     4.0, 8.0, 10.0, 12.0, 14.0, 16.0, 18.0, 20.0,
        WT = 1090.0, NALT=1.0, ALT(1)=0.0,
        RNNUB=2.00E5$

마하수

• NMACH
• MACH

받음각

• NALPHA
• ALSCHD

질량

• WT

고도

• NALT
• ALT

레이놀즈수

• RNNUB

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OPTINS : 여러가지 옵션 추가

 

• SREF : 이론적인 날개의 기준 면적, 입력이 없을 때 대신 쓰는 용도.
• CBARR : longitudinal reference length. 이론적인 날개의 평균 aerodynamic chord
• BLREF : lateral reference length. 날개 span 값

 

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SYNTHS : Synthesis, 날개와 꼬리의 위치 설정

무게중심

• XCG : CG의 horizontal position 지정
• ZCG : reference line에 대하여 CG의 vertical position 지정

 

날개 위치

• XW : 날개 끝의 horizontal position
• ZW : 날개 끝의 vertical position with respect to reference line
• ALIW : the incidence of the wing in degrees

 

꼬리 위치

1) vertical tail

• XV
• ZV

 

2) horizontal tail

• XH
• ZH
• ALIH : the incidence of the horizontal tail

 

출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Angle_of_incidence_(aerodynamics)

 

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BODY : Fuselage geometry 설정

Body station

• NX : number of body stations
• X : horizontal distance of each station, 각 station의 위치를 입력
• S : cross sectional area at each station, 각 station의 면적을 입력
• R : planform half width, 각 station의 폭의 반
• P : periphery at station x(i), 각 station에서 둘레길이

 

Boundary

• ZU : z-coordinate at upper body surface(positive when above centerline)
• ZL : z-coordinate at lower body surface(positive when below centerline)

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WGPLNF, HTPLNF, VTPLNF : Wing, Horizontal tail, Vertical tail geometry 설정

출처 : 위키피디아 (en.wikipedia.org/wiki/Chord_(aeronautics))

 

CHRDTP : 윙 tip에서 chord의 길이

CHRDR : root chord 길이

CHRDBP : inboard panel와 outboard panel 사이에 있는 break point에서의 chord 길이

CHSTAT : the % of the mac at which the sweep angle will be referenced.

 

TYPE : wing planform의 type (1,2,3으로 나뉘어 있다)

 

DHDADI : dihedral angle of inboard panel. inboard panel과 outboard panel이 같은 경우에는 DHDADI만 넣어도 된다.

TWISTA : twist angle

 

SAVSI : inboard panel에서 날개의 sweep angle of the wing

SAVSO : outboard panel에서 날개의 sweep angle

 

SSPNOP : Semi-Span* outboard panel - 아래 그림에서 b*o/2

SSPNE : the exposed semi-span - 아래 그림에서 b*/2

SSPN : the theoretical semi-span - 아래 그림에서 b/2

Semi-Span은 전체 폭에서 반으로 나눈 것

 

 

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Airfoil : NACA dataset 사용 가능

 

나 같은 경우에는, NACA2412를 사용했다. 입력 방식은

wing에 NACA 4 digits인 경우

NACA-W-4-2412

 

W 대신 Vertical tail이면 V, Horizontal tail이면 H를 넣는다.

 

DATCOM은 NACA 1-series, 4-digits, 5-digit, 6-series까지 사용할 수 있다.

 

 

 

 

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ASYFLP : Asymmetrical control deflection - lateral control surface : aileron

 

STYPE : Flap, spoiler type

NDELTA : 적용할 deflection 수

DELTAL : 왼쪽으로 deflection하는 각도

DELTAR : 오른쪽으로 deflection하는 각도

CHRDFO : outboard edge chord 길이

CHRDFI : inboard edge chord 길이

SPANFO : span location of outboard edge

SPANFI : span location of inboard edge

 

 

 

SYMFLP : Symmetrical Flap deflection - longitudinal control surface : elevator

 

 

이 두 개는 control derivatives를 구하기 위해 존재한다.

 

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다른 NAMELIST

 

ASYFLP : Asymmetrical control deflection

SYMFLP : Symmetrical Flap deflection

JETPWR : Jet Power Parameters

HYPEFF : Flap control at hypersonic speeds

PROPWR : Propellor Power Parameters

 

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그 외의 선택사항

 

DIM M – kilogram-meter-second

DIM CM – centimeter-gram-second

DIM FT – foot-pound-second

DIM IN – inch-pound-second

 

모든 변수를 이 문서에 기록해놓은 것이 아니므로, 더 알아보고 싶은 경우는 digital DATCOM을 다운받고, 그 안에 들어있는 namelist.pdf를 참고하면 된다. 또한 user's manual에 설명이 많이 나와있어서 차차 참고하면서 이 문서도 수정할 생각이다.

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참고자료

slideplayer.com/slide/12150770/

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