연성해석을 통한 (K)F-16 유량계 내부 링 기어 조립체의 구조 안정성 평가 (Evaluation of Structural Safety of Ring Gear Assembly inside Fuel Flow Transmitter Using Fluid-Structure Interaction Analysis)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 25권 / 3호 / 25 ~ 33페이지
· 저자명 : 조민성, 박종환, 장홍래

초록

링 기어 조립체는 국내에서 운용중인 (K)F-16 전투기 내부 유량계에 장착되는 핵심 부품으로, 유체의 하중을받아 각 변위가 발생하면 센서부에서 해당 신호를 감지하여 유체의 유량을 실시간으로 확인 할 수 있도록 하는 중요한역할을 수행한다. 본 연구에서는 국내 생산의 필요성을 고려하여 현재 전량 수입에 의존하고 있는 링 기어 조립체에대한 유한요소 모델을 활용하여 구조 안정성 평가 및 피로수명 평가를 수행하였다. 피로수명 계산을 위해서는 구조물에가해지는 하중의 시간 응답이 중요하므로 구조물에 가해지는 유체의 하중을 면밀히 산정하기 위해 회전체의 유동 해석에주로 사용되는 MRF(Moving Reference Frame) 기법과 SM(Sliding Mesh) 기법을 활용하여 과도 유동해석을 실시하였으며, 과도 유동 해석의 결과를 과도 구조 해석의 경계조건으로 사용하여 해석을 수행하는 단방향 과도 유체-구조연성해석 기법을 도입하여 구조에 가해지는 하중의 시간 응답을 면밀히 확인하였다. 최종적으로 구조 및 피로 해석 결과를 종합적으로 검토하여 링 기어 조립체의 구조적 안정성과 높은 피로수명을 확인하였다.

영어초록

The ring gear assembly is a critical component installed in the internal flowmeter of the domestically operated (K)F-16 fighter jet. It plays a crucial role in receiving the fluid load, detecting signals when displacements occur, and providing real-time confirmation of fluid flow through the sensor unit. Recognizing the need for domestic production, finite element modeling was used to perform structural safety assessments and fatigue life evaluations for the ring gear assembly, which relies heavily on imports. Calculating the fatigue life requires an understanding of the time response of the applied loads on the structure. Therefore, the fluid loads on the structure were estimated by performing excessive computational fluid dynamics (CFD) analyses using the moving reference frame (MRF) and sliding mesh techniques commonly used in rotational flow simulations. The excessive fluid flow analysis results were then used as boundary conditions for excessive structural analysis using a one-way fluid-structure interaction analysis technique. Ultimately, a comprehensive review of the structural and fatigue analysis results confirmed the structural stability and high fatigue life of the ring gear assembly.
This underscores the feasibility of domestic production for the ring gear assembly, reducing the dependence on imports.

참고자료

· 없음