Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

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Thermal and Creep Analysis of an Exhaust Duct of Smart UAV with FGM

경사기능재료를 사용한 스마트 무인기 덕트의 열해석과 크리프 해석

  • Published : 2006.01.31
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Abstract

The high temperature occurs due to the combustion gas from engine in unmanned aerial vehicles (UAV). The high temperature may cause serious damages in UAV structure. The Functionally Graded Material (FGM) is chosen as a candidate material of the engine duct structure. A functionally graded material (FGM) is a two- component mixture composed by compositional gradient materials from one material to the other. In contrast, traditional composite materials are homogeneous mixtures, and involve compositions between the desirable properties of the component materials. Since significant proportions of an FGM contain the pure form of each material, the need for compromise is eliminated. The properties of both components can be fully utilized. Thermal stress analysis of FGM layers (20, 40, 60, 80 and 100) is performed in this paper. In addition, the creep behavior of FGM applied in duct structure of an engine is analyzed for better understanding of FGM characteristics.

무인항공기는 엔진에서 연료의 연소, 배기관에서 고온의 연소 배기 가스등으로 인하여 많은 부분에 고온이 발생한다. 이는 전체 구조물의 안정성에 심각한 영향을 미칠 수 있는 사항이다. 경사기능재료는 고온의 환경에서 열에 저항하기 위해 한쪽 재료는 세라믹으로, 다른 쪽 재료는 가볍고 구조적 강성을 지닌 금속재료로 점차적으로 변화된 재료를 사용한 일종의 복합재료이다. 경사기능재료는 뛰어난 내열성을 가지는 특성으로 고온 상태에서 많이 사용된다. 이에 따라 본 논문에서는 경사기능재료를 무인항공기의 엔진 배기 덕트에 적용하여 열적 거동을 고찰하였고, 경사기능 층이 20개, 40개, 60개, 80개, 100개인 경사기능재료를 덕트 구조물에 적용하여 각각의 열 및 열응력 해석을 수행하여 비교 분석하였다. 또한, 경사기능재료를 사용한 고온 내열 배기 덕트의 크리프 해석을 수행하여 그 특성에 대해 고찰하였다.

Keywords

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