[Modeling] Focke-Wulf FW-190 스케일기체 모델링하기

RC 취미도 만들겸, 제어 시스템 설계도 해볼겸, 겸사겸사 기체를 구매하였다.

https://hobbyking.com/en_us/h-king-focke-wulf-fw-190-1200mm-epo-pnf.html

위와 같이 생겼다. 2차 세계 대전 당시, BF109와 함께 나치 독일의 주력 전투기종의 양대산맥이라고 한다.

스케일기체이므로 실 기체의 도면을 찾아서 스케일링하여 형상 모델링을 진행하였다.

실기체 모델은 FW-190 A-8를 기반으로 하였다.

 

1. 공력 형상 모델링

도면에서의 수치 획득은 ImageJ라는 툴을 이용하여 얻을 수 있다. 의료/보건 계열에서 이미지 분석을 하는데 보편적으로 사용되는 툴이라고 한다.

사진에서 픽셀크기에 대한 길이변환을 통해서 값을 대략적으로 추정할 수 있는 프로그램이다.

형상 모델링 프로그램은 XFLR5과 AVL이다. 

생각외로 도면과 스케일기의 모양이 다른 것을 알았다. 비슷한 뷰에서 봤을때 날개의 형상이 조금 다르다.

기체를 자로 다시 재어봐야겠다.

 

실 기체의 형상 모델링을 도면에 비추어 비교해보면 다음과 같다.

익형의 경우, 유선형 날개를 사다리꼴 형태로 단순화하여 모델링하였다.

동체는 AVL의 동체 모델링 방법 상, 실린더의 형태로 모델링하게 되었다.

Comparison of drawings and modeling : FW-190

대략의 형상 정보는 다음과 같다.

날개 길이 : 10.5m

익면적 : 18.3m2

공허/탑재 중량 : 3200/4417 kg

MTOW : 4900 kg

수평 체적계수 : 0.46

주익 에어포일 : NACA23015 (Root) - NACA23009 (Tip)

미익 에어포일(추정) : NACA0010 (H), NACA0014 (V)

 

2. 공력 해석

앞선 공력 형상 모델링을 바탕으로한 공력해석 결과는 다음과 같다.

계산 조건

탑재 중량 4417kg

익근 앞전 기준 무게 중심은 Zcg = -0.44m 위에 위치

전투기이므로, 정적 안정성을 낮게 가져가는 방향에서 정적 여유 Static Margin = 5.0%로 하자.

순항 속도 $V_c$= 100m/s 가정, 순항 받음각 $\alpha_c$= 2.740도, 유해 항력 $C_{Do}$=0.030

결과

중립점 Xnp = 1.163m

무게중심 Xcg = 1.068m

Oswald factor $e$ = 0.9502

무차원 미계수 테이블은 안정축 좌표계 상에서 다음과 같다. 빈 칸은 영향력이 없으며 타면은 도 단위이다.

	$\alpha$	$\beta$	$p$	$q$	$r$	$\delta_a$	$\delta_e$	$\delta_r$
$C_L$	5.229			7.631			0.4844
$C_Y$		-0.2568	-0.03841		0.1718	-0.06132		0.1582
$C_k$		-0.09617	-0.4145		0.08674	-0.2608		0.009472
$C_m$	-0.2637			-10.10			-1.288
$C_n$		0.05857	-0.03693		-0.1277	-0.005789		-0.08698

 

확실히 기동성이 생명인 전투기라서 그런지, 종축 안정성 관련 계수들이 작다.

$C_{m\alpha}=-0.2637$, $C_{mq}=-10.10$으로, 종축 복원력이 상당히 작다.

내가 연구해왔던 기체들이 트레이닝 기체이거나 모터글라이더 타입이여서 그런지 상대적으로 많이 작은것 같다.