카티아를 사용한 항공기 모델링 TU-414

소개

CATIA를 이용한 항공기 모델링

기종 TU-414 : Tupolev사에서 제작한 러시아제 항공기
항공기 Skin 뿐 아니라 Bulkhead, Rib 등 내부 Structure도 제작하여
항공기 내부구조및 설계과정을 쉽게이해할수있게함
DMU Kinematics 젹용하여 항공기 3축운동과 엔진구동을 가능하게 함
제작시 직접 세세하게 스크린샷 촬영하여 제작과정 상세히 기술한 보고서를 참조하여
처음 접하는 카티아 유저들도 항공기 설계를 쉽게 하였음
카티아 과목 A+ 에 빛나는 필자의 카티아 노하우를 총집결하여 만든 수작임

설계 특징
Sketch Tracer 사용
Sketch Tracer 사용하여 실제항공기치수와 비교제작
Generative Shap Design 및 Part design 적용
수업시간에 배웠던 Multi Section, Sweep, combine curve
수업시간에 배우지않았던 Projection 등도 적용하여 설계
Skin에 Thick 적용
항공기 Skin에 0.분2만큼 thick 적용하여 surface가 아닌
Solid로써 항공기 Skin 적용
Work Tree 관리
FUSERAGE, MAIN WING,
VERTICAL STABILAZER, HORIZONTAL STABILAZER,
NACELL & PYLON, BULKHEAD, MAIN WING RIB,
HORIZONTAL STABILAZER RIB, HORIZONTAL STABILAZER RIB,
FAN & TURBINE AILERON, ELEVATOR, RUDDER
총 13 Part로 제작하여 Part별 지오메트리 셋을 이용
세부적으로 Tree관리 ex)동체-전방동체, 중앙동체, 후방동체
Apply Material
BULKHEAD, MAIN WING RIB, HORIZONTAL STABILAZER RIB,
HORIZONTAL STABILAZER RIB 부 알루미늄재질 적용
FAN & TURBINE 티타늄 재질 적용
Wind Shield Ember Mirror 재질 적용
항공기 도장
실제항공기와 같은 느낌을 내기 위해 항공기 도장적용
조종면은 다른색으로 적용하여 구분이 쉽게 하였음
DMU Kinematics 적용
Aileron, Elavator, Rudder 를 제작 DMU Kinematics 적용하여
Rolling, Pitching, Yawing 등의 항공기 3축운동 재현

목차

목차
1. 모델소개
2. 설계목적
3. 사용용도
4. 특징
5. Sketch Tracer
6. 부품모델링
7. Assembly 및 DMU Kinematics
8. 무게중심 및 Drafting
9. 제작후기
1. 모델소개

본문내용

CATIA
Term Project
TU-414
항공정비과
072310092
모델명
TU-414
Tupolev사에서 제작한 러시아제 항공기로 TU-314의 후속 모델이며 엔진이 날개에 설치되어 있지않고 동체에 설치됨
으로써 RWY에서 얻는 이물질을 감소
낮은 랜딩기어로 착륙안정성 확보 등이 특징
제원
승무원: 2명
탑승객: 72-76명
동체 길이: 31.85m
동체 높이: 8.3m
날개 길이: 24.7m
속도: 900-950 km/h
엔진: BR-710
참조 : http://www.tupolev.ru/English/
2. 설계목적
한국폴리텍 항공대학에 입학하여 CATIA라는 설계프로그램을
처음 접하고 여태까지 배운 모든 설계방법을 사용하여 항공정비과에 걸맞게 직접 항공기모델선정, 설계해봄으로써 다음의 목적을가진다
1. CATIA 설계 기술 총정리
2. 항공기설계과정 이해
3.항공기 구조이해
3. 사용용도
항공기를 설계하는 일련의 과정을 정리함으로써 처음 항공기 설계를 접할 때 생기는 벽을 조금이나마 허물고 CATIA를 접하는 모든 공학도들에게 참고자료로 활용
4. 특징
Sketch Tracer 사용
Sketch Tracer 사용하여 실제항공기치수와 비교제작
Generative Shap Design 및 Part design 적용
수업시간에 배웠던 Multi Section, Sweep, combine curve
수업시간에 배우지않았던 Projection 등도 적용하여 설계
Skin에 Thick 적용
항공기 Skin에 0.분2만큼 thick 적용하여 surface가 아닌
Solid로써 항공기 Skin 적용
Work Tree 관리
FUSERAGE, MAIN WING,
VERTICAL STABILAZER, HORIZONTAL STABILAZER,
NACELL & PYLON, BULKHEAD, MAIN WING RIB,
HORIZONTAL STABILAZER RIB, HORIZONTAL STABILAZER RIB,
FAN & TURBINE AILERON, ELEVATOR, RUDDER
총 13 Part로 제작하여 Part별 지오메트리 셋을 이용
세부적으로 Tree관리 ex)동체-전방동체, 중앙동체, 후방동체
Apply Material
BULKHEAD, MAIN WING RIB, HORIZONTAL STABILAZER RIB,
HORIZONTAL STABILAZER RIB 부 알루미늄재질 적용
FAN & TURBINE 티타늄 재질 적용
Wind Shield Ember Mirror 재질 적용
항공기 도장
실제항공기와 같은 느낌을 내기 위해 항공기 도장적용
조종면은 다른색으로 적용하여 구분이 쉽게 하였음
DMU Kinematics 적용
Aileron, Elavator, Rudder 를 제작 DMU Kinematics 적용하여
Rolling, Pitching, Yawing 등의 항공기 3축운동 재현
5. Sketch Tracer
항공기를 설계함에 있어 모델에 맞는 치수가 정확히 명시되어야 한다
우리는 항공종사자가 아닌 아직 예비엔지니어들이기 때문에 전문적인 자료를 매우 구하기 어렵다. 그래서 보통 프라모델을 구입하여 사이즈 측정후 일정비율로 항공기를 설계하는 방법이 많이 사용되었으나
그런 번거로운 과정없이 Sketch Tracer를 이용하여 3면도만으로
항공기를 쉽게 설계할수있는 장점이 있다
▶다음 도면을 참조하여 설계하였음
참조 : http://www.elodieroux.com/index.html
순서
▶시작
▶평면도
▶정면도
▶측면도
▶Sketch Tracer 완료
▶시작
Start - Shape - Sketch Tracer 선택
▶평면도
View
Sketch Tracer 실행후
하단에 보이는 Tool bar에서 View-Shading with Material 선택
View Management
View Management - View Selection선택
Top View 선택
Painting
Painting - create an Immersive Sketch 선택후
원하는 3면도중 하나선택
(위에서 Top View를 선택했기 때문에 평면도 선택)
Sketch Parameter
Sketch Parameter에서 Set Cylinderical View선택
(자동차 측면도그림)후 마우스로 항공기 치수측정 기준점 설정
▶정면도
View Management
View Management - View Selection선택
Front View 선택
Painting
Painting - create an Immersive Sketch 선택후
정면도 선택
Sketch Parameter
Sketch Parameter에서 Set Cylinderical View선택 후
마우스로 항공기 치수측정 기준점 설정
▶측면도
View Management
View Management - View Selection선택
Right View 선택
Sketch Parameter
Sketch Parameter에서 Set Cylinderical View선택 후
마우스로 항공기 치수측정 기준점 설정
▶Sketch Tracer 완료
6. 부품모델링
Generative Shap Design 및 Part design 적용하여 Design
순서
▶FUSERAGE
▶MAIN WING
▶VERTICAL STABILAZER
▶HORIZONTAL STABILAZER
▶NACELL & PYLON
▶FAN & TURBINE
▶BULKHEAD
▶MAIN WING RIB
▶VERTICAL STABILAZER RIB
▶HORIZONTAL STABILAZER RIB
▶RUDDER
▶AILERON
▶ELEVATOR
▶FUSERAGE
Nose Con
Sketch Tracer이용하여 치수대로
각 평면도의 Sketch에서 Profile 형성후 Fill
Front
위와 마찬가지로 각 평면도에서 Profile 형성후 Fill
각 꼭지점이 완벽히 만나지않으면 Fill 안됨
Wind Shield
정면도에서 Wind Shield가 될부분 Profile 생성
생성된 Profile Projection 이용하여 동체에 Wind Shield부분 생성
Split으로 Projection된부분 제거
Split하여 제거된 부분 Fill 하여 Wind Shield생성
Front 부분 Thick이용하여 0.2mm로 두께적용
실제로 Wind Shield 부분이 동체보다 얇기 때문에
Wind Shield 부분 Thick이용하여 0.1mm로 두께적용
Thick적용후 Wind Shield와 같은 느낌위해
propertise에서 색상&투명도 적용
Middle
Generative Shap Design의 Plane 이용
10mm 간격으로 Plane 생성후 각 Plane별 Profile 생성후 Line 생성
Generative Shap Design의 Multi Section 이용
Middle부분 Surface 생성
완성된 Surface Mddle 부분 Thick이용하여 0.2mm로 두께적용
Landing gear실
10mm 간격으로 생성한 Plane에서 Profile 생성후
측면도에서도 Profile 생성
Generative Shap Design의 Multi Section과 Fill 이용하여
Landing Gear 생 생성
Middle부와 겹치는 부분 Trim으로 제거
Landing Gear부 Thick이용하여 0.2mm로 두께적용
Rear
10mm간격으로 생성된 각 Plane별 Profile 생성
생성된 Profile이용하여 Multi Section으로
Surface 생성후 Thick 적용
Tail con
측면도에서 Profile 생성후 Revolve사용하여 Tail con 생성
Operation - Symmetry 사용하여 반대편 FUSERAGE형성
▶MAIN WING
리브 생성할 곳을 기준으로 간격별로 Plane생성후 리브 Sketch후
유연한 날개 형상을 위해 Profile로 Guide Line 생성
Wing tip 부분 Fill 이용하여 Surface 생성
Wing 부분 Multi Section으로 Surface 형성
완성된 Wing Surface 부분 Thick이용하여 0.2mm로 두께적용
후 Operation - Symmetry 사용하여 반대편 MAIN WING형성
▶VERTICAL STABILAZER
리브 생성할 곳을 기준으로 간격별로 Plane생성후 리브 Sketch
Line사용하여 Guide Line 생성 Multi Section 이용하여 Surface생성
Wire Fame - Combine Curve 생성 후 Surface - Sweep
(Two guide curves)사용하여 VERTICAL STABILAZER Tip부분 생성
완성된 VERTICAL STABILAZER
Surface 부분 Thick이용하여 0.2mm로 두께적용
Operation - Symmetry사용하여 반대편 VERTICAL
STABILAZER형성
▶HORIZONTAL STABILAZER
리브 생성할 곳을 기준으로 간격별로 Plane생성후 리브 Sketch
Line사용하여 Guide Line 생성 Multi Section 이용하여 Surface생성
Surface - Fill 이용하여 생성된 Profile의 Wing Tip부분 생성
Multi Section 사용하여 날개부분 Surface생성
완성된
HORIZONTALSTABILAZER
Surface 부분 Thick이용하여 0.2mm로 두께적용
Operation - Symmetry
사용하여 반대편
HORIZONTAL STABILAZER 형성
▶NACELL & PYLON
NACELL
Sketch Tracer의 측면도를 이용 NACELL부분 Sketch
Surface - Revolve사용하여 NACELL 생성
PYLON
FUSERAGE 와 NACELL 까지의 길이 측정후 Plane 생성
PYLON Sketch 후 Multi Section 으로 PYLON 생성
NACELL 과 PYLON 겹치는 부분 Trim으로 제거
NACELL 과 PYLON Thick이용하여 0.2mm로 두께적용
Operation - Symmetry 사용하여 반대편 NACELL & PYLON 생성
▶FAN & TURBINE
Profile Sketch 후 Surface - Revolve사용하여 Engine Shaft 생성
FAN Blade & TURBINE Blade Sketch
Part Design 의 Pad 로 FAN Blade & TURBINE Blade생성
Shaft 와 Blade 겹치는 부분 Trim으로 제거
Part Design의 Transformation - Circular Pattern 사용하여 FAN&TURBINE 형성. DMU Kinematics 적용하기위해서
반대편 FAN & TURBINE는 새로운 Part로 Design
▶BULKHEAD
평면도에서 BULKHEAD생성할 부분 Sketch 후 Part Design - Pad
생성된 Solid Split이용하여 외부 제거 후 내부의 제거할부분 Sketch
각 Section별로 Sketch 후 Multi Section
Multi Section Surface 와 Solid 겹치는 부분 Split 하여 제거
생성된 Solid Symmetry 사용하여 BULKHEAD 생성
▶MAIN WING RIB
평면도에서 RIB 생성할 부분 Sketch 후 Part Design - Pad
날개 외부 부분 Split으로 제거후 단면에 hall Sketch
Part Design의 Sketch Based Feature - Pocket 으로
Hall 가공후 Symmetry 사용하여 MAIN WING RIB 생성
▶VERTICAL STABILAZER RIB
측면도에서 RIB 생성할 부분 Sketch 후 Part Design - Pad
날개 외부 부분 Split으로 제거후 단면에 hall Sketch
Part Design의 Pocket 으로 Hall 가공 하여 RIB 생성
▶HORIZONTAL STABILAZER RIB
평면도에서 RIB 생성할 부분 Sketch 후 Part Design - Pad
날개 외부 부분 Split으로 제거후 단면에 hall Sketch
Part Design의 Pocket 으로 Hall 가공 하여
HORIZONTAL STABILAZER RIB 생성
Operation - Symmetry 사용하여 반대편
HORIZONTAL STABILAZER RIB 생성
▶RUDDER
측면도에서 RUDDER제작위해 VERTICAL STABILAZER 제거할 부분
Sketch 후 Generative Shap Design의 Extrude 사용
VERTICAL STABILAZER 와 Extrude 한부분 Split
DMU Kinematics 적용위해 새로운 Part생성
Profile형성후 Multi Section사용하여 RUDDER생성
▶AILERON
정면도에서 AILERON제작위해 MAIN WING에서 제거할 부분
Sketch 후 Generative Shap Design의 Extrude 사용
HORIZONTAL STABILAZER 와 Extrude 한부분 Split
새로운Part생성하여 Profile
형성후 Multi Section사용 AILERON생성 Kinematics
적용위해 반대편 AILERON
새로운Part로 Design
▶ELEVATOR
평면도에서 ELEVATOR 제작위해 HORIZONTAL STABILAZER 에서 제거할 부분 Sketch 후 Generative Shap Design의 Extrude 사용
HORIZONTAL STABILAZER 와 Extrude 한부분 Split
새로운Part생성하여 Profile 형성후 Multi Section사용 ELEVATOR생성 DMU Kinematics 적용위해
반대편 ELEVATOR 새로운Part로 Design
AILERON, ELEVATOR, RUDDER 완성된 모습
7. Assembly 및 DMU Kinematics
▶Assembly
항공기를 모델링할 때 각 Part별로 나누어 모델링하여 Part와 Part
까지의 거리를 정확히 하여 Assembly 작업 시 각 파트를 불러오게 되면 따로 위치를 조정하지 않아도 되도록 함
▶DMU Kinematics
3축 운동
Rolling, Pitching, Yawing을
AILERON, ELEVATOR, RUDDER로 구현
AILERON은 LH 와 RH를 구분하여 개별적인 PART로 Design
서로 반대로 움직일수있도록 함
ENGINE DRIVENFAN&TURBINE을 회전시켜 ENGINE DRIVEN을 구현
LH 와 RH 구분하여 개별적인 PART로 Design
서로 반대방향으로 회전
AILERON
MAIN WING에 Point 생성후 Line 생성
AILERON 에 똑같이 축 생성
Digital Mock Up - DMU Kinematics 선택
DMU Kinematics - Cylidrical Joint 이용
New Machanism 생성 Joint Name 설정후
MAIN WING의 축 지정 AILERON의 축 지정
움직이지 말아야 할 MAIN WING은 FIX
DMU Genetic Animation - Simulation이용
구동할 Frame 나눠서 각각 Insert
같은 방법으로 AILERON LH , RUDDER , ELEVATOR 에 적용
ENGINE DRIVEN
같은 방법으로 DMU Kinematics - Cylidrical Joint 이용
New Machanism 생성 Joint Name 설정후
NACELL의 축 지정 FAN&TURBINE의 축 지정
Simulation이용 구동할 Frame 나눠서 각각 Insert
AILERON, ELEVATOR, RUDDER, FAN&TURBINE
모든 구동면 동시구동 적용하여 항공기 조종원리를 알기쉽게 함
8. 무게중심 및 Drafting
▶Sketch Tracer와 비교
Isometic View Top View
Left View Right View
▶무게중심
▶Drafting
▶Apply Material
BULKHEAD, MAIN WING RIB, HORIZONTAL STABILAZER RIB, 용
HORIZONTAL STABILAZER RIB 부 Aluminum재질 적용후 Light Beige색 적용
FAN & TURBINE 티타늄 재질 적용 후 Light Beige색 적용
Wind Shield Ember Mirror 재질 적용
▶비행모드
9. 제작후기
2007. 3월 한국폴리텍 힝공대학에 입학하고 CATIA라는 항공기
설계 프로그램을 접하고 배우게 되었습니다. 처음 CATIA에 입문할때는
정말 어렵고 막막하기만 했었지만 김효진 교수님의 발자취를 따라가다
보니 어느새 성장해 있는 저를 보게 되었습니다. 항공기 설계를 하면서 가장 크게 깨달은것은 설계스킬을 얼마냐 아느냐도 중요하지만 그보다 더 중요한것 은 조금의 설계스킬을 가지고 있더라도 얼마나 적재적소에
잘 활용하는가 가 설계의 관건 이였습니다. 그리고 형상설계전에 기술만 믿고 무작정 하면 엄~청 고생한다는것을 피부로 깨달았습니다. 항상 생각하고 설계하는것이 가장 간결하고 신속하게 제품을 Design하는 방법이였습니다. 처음 이과제를 받았을때 1학년때 CATIA 부진으로 성적도 실력도 별로 좋지않던 내가 과연 할수 있을까 걱정도 많이 됐지만 책과 인터넷 을 찾아가며 하나하나씩 만들어가며 모델링 을 끝내고
DMU Kinematics을 적용 하여 조종면과 엔진을 구동시킬때 그 뿌듯함
을 잊을수가 없습니다. 결국 저는 총 96시간을 투자하여 (보고서 포함) 만들었고 세계에서 하나뿐인 나만의 항공기를 Design했다는 점에서 큰 자부심을 느낍니다. 여러모로 저희를 이끌어주시고 지도 해주신 김효진 교수님 감사합니다. 마지막으로 이자료가 CATIA를 접하는 공학도들에게 조금이나마 도움이 됐으면 하는 바램입니다.
07학번 정비과 강석하
감사합니다

참고자료

· 없음