Bird strike is the main factor that leads to serious damage to the aircraft and the cost. In addition, aviation certification authorities are required to prove integrity of bird strike. Recently composite material which is high strength per weight with a relatively weak impact is commonly applied to the aircraft, it is expected to be even greater risk due to bird strikes. The method of verification of bird strike is replaced by analytical techniques rather than tests to evaluate early in the design.
In this paper, idealize the bird as fluid for the analytical assessment, and apply the SPH method and study impact analysis by using a commercial analysis tool Radioss. SPH technique has the advantages such as reduced time to element distortion and analysis than conventional ALE and Lagrangian method. Many properties such as pitch, aspect ratio, weight, velocity, configuration were analyzed for finding proper bird modeling. The reliability of the bird model is validated by comparing the numerical result with experimental results of a real bird of similar mass impacting normally at an impact on a flat rigid panel in terms of local pressure and deformable panel in terms of displacement, strain and reaction force in other studies. Results are in a good agreement with experiment when aspect ratio is relatively shorter with having specific pitch as impact velocity increases. Also, results of cylinder agree better than hemispherical one with experiment considering structure analysis conservatism. Finally, selected bird model was applied to the aircraft wing made of composite material and checked how bird models influence the structural integrity.
조류 충돌은 항공기 구조물의 피혜 뿐만 아니라 심각한 경우 항공기 추락으로 이어져 인명 경제적 손실을 발생시킬 수 있는 심각한 위험요소이다. 게다가, 감항당국은 조류 충돌에 대한 건전성 입증을 요구하고 있다. 최근 중량당 강도가 우수하지만 충돌에 취약한 복합재료가 항공기에 많이 적용되면서 조류 충돌에 대한 위험성이 커질 것으로 예상된다. 조류 충돌을 입증하는 방법으로 설계 초기에 시험 보다는 해석으로 대체하는 추세이다.
본 연구에서는 SPH기법을 적용한 상용 해석 프로그램인 Radioss를 이용하여 조류 충돌 해석을 수행하였다. 조류 충돌 해석에 영향을 주는 피치, 종횡비, 중량, 형상, 속도 인자에 대한 특성을 분석하고, 신뢰성 있는 조류 모델을 위한 여러 사례연구를 통해 적절한 기법 및 해당되는 인자 값을 제시하였다. 조류 모델을 검증하는 방법으로는 무한 강성의 강체 구조에 대해 조류 충돌 해석을 통한 최대 압력과 정상상태 압력을 참고문헌의 시험 값과 비교 분석 하였다. 그리고 일정 강성을 보유한 변형 가능 평판을 대상으로 조류 충돌 해석을 수행하여 변위, 스트레인 및 반력 결과를 참고문헌의 시험 값과 비교 분석하여 충돌 조건 별 적절한 조류 모델을 위한 각 인자 값을 제안하였다. 마지막으로, 정적 구조 건전성을 가지는 실제 항공기 복합재 주익 앞전에 앞선 충돌 조건 별 제안한 조류 모델과 부적절하다고 판단한 조류 모델에 대해 조류 충돌 해석을 수행하여 변위, 스트레인 및 반력의 결과 차이를 비교하여 조류 모델에 따른 영향성을 확인하였다.
