cant' [설계툴] Openvsp 사용 가이드

 

 안녕하세요 정진센터입니다. 이 글에서 소개해 드릴 항공기 설계 프로그램은 openvsp입니다.

일반적으로 항공기 개념설계, 공력&성능해석에 많이 사용되는 프로그램은 Xfoil, XFLR5, AVL, DATCOM, Openvsp가 있습니다. 각 프로그램은 대부분 비슷한 방식으로 구동되고 비슷한 결과를 제공합니다. 그럼에도 불구하고 여러 프로그램을 사용하는 이유는 각 프로그램별로 장단점이 있기 때문입니다.

 

무튼

이번 글에서는 Openvsp에 대해서 소개해 드리고 어떻게 사용하는지 저는 어떻게 사용하고 있는지 그리고 이 프로그램의 학문적 깊이에 대해서 서술하고 마무리하도록 하겠습니다. 

 

 

 

 

 

Fig.1 Openvsp에 관하여

 Fig.1을 보시면 Openvsp 홈페이지에서 위와 같이 설명하고 있습니다. Parametric aircraft geometry tool 이다. parametric aircraft geometry tool을 줄여서 PAGT라고 부르겠습니다. PAGT는 항공기 개념설계, 형상설계 등등에 필요한 정확한 항공기 치수, airfoil, sweep angle 등 길이, 각도, surface 등에 대한 정보를 자세히 모델링할 수 있는 툴이라는 의미입니다. 

 

 우리가 항공기를 모델링할 때 생각보다 많은 시간과 비용이 듭니다. 항공기 CAD 프로그램은 CATIA를 가장 많이 사용합니다. CATIA V5의 가장 기본이 되는 Part, Surface, Assembly 모듈만 있는 라이센스 가격이 약 1500만원 정도 합니다. 일반인이나 중소기업, 스타트업 회사에서는 이런 CAD 툴을 사용하는 것도 비용적으로 엄청난 부담이 되고 해당 프로그램이 있다고 해도 해당 툴을 오랫동안 다루었던 전문가를 필요로 합니다(ex, Technician(기술자), Engineer(공학 기사)). 뿐만 아니라 항공기의 형상은 초기 개념설계, 예비설계 단계에서 수 없이 수정되고 변경됩니다. 이럴 때마다 항공기의 surface나 형상을 CAD툴을 사용해서 변경하는 것은 많은 시간을 필요로 합니다. 이러한 문제를 쉽게 하기 위해서 Openvsp가 사용될 수 있습니다. 이 부분에 대한 자세한 설명은 NASA연구원 Andrew S. Hahn이 AIAA 학회에 보고한 논문인 "Vehicle Sketch Pad: A Parametric Geometry Modeler for Conceptual Aircraft Design"를 참조해 주시기 바랍니다. 

 

 Openvsp의 전신은 J.R. Gloudemans를 필두로 많은 NASA연구원들이 참여하여 1990년도에 만들었다고 합니다. 그렇게 NASA에서 잘 사용하다가 2012년도 1월에 NOSA 프로젝트 일환으로 오픈소스로  공개했다고 하네요. 무튼 공짜로 사용할 수 있습니다 ㅎㅎ

 

 

 

0. Openvsp 설치

 

Fig.2 Openvsp 홈페이지 초기화면

 

https://openvsp.org/

OpenVSP

 

 위 Openvsp 홈페이지에 들어가시면 Fig.2와 같이 홈페이지 초기 화면이 나오게 됩니다. 위쪽에 보시면 Download 버튼이 있으니 누르셔서 다운로드 하실 수 있습니다. 

 

Fig.3 Openvsp 다운로드

 다운로드 버튼을 타고 들어오시면 Fig.3과 같은 페이지를 보실 수 있습니다. 운영체제는 윈도우, 맥, 우분투가 있습니다. 각자 운영체제에 맞는 것으로 다운로드 하시면 됩니다. 보시면 아시겠지만 파이썬기반 프로그램인듯 합니다. 

 

 

Fig.4 Openvsp 다운로드한 폴더 구조

 다운로드한 폴더 내부는 위와 같이 되어 있습니다. vsp.exe파일로 실행하시면 되며 파일 주소에 영문이 아닌 한글 폴더가 포함되면 내부에서 튕기거나 언어가 깨질 수 있으니 주의바랍니다. 

 

 

1. Openvsp Geometry modeling 사용법 (=PAGT)

 

Fig.5 Openvsp 초기화면

 맨 처음 Openvsp를 켜면 위와 같이 프로그램이 실행되게 됩니다. 왼쪽 회색 배경은 모델이 표시될 공간이고 오른쪽 Geom Browser는 트리를 관리하거나 모델을 복사하거나 모델을 추가하거나 모델은 끄거나 Parametry를 조절할 때 사용합니다.

 

2. Openvsp 예제 :  "Mark drela ' allegro - Lite 2m RES " 모델링 준비물

  기능이 너무 많아서 하나씩 다 설명하면 효율이 떨어지니

제가 좋아하는 Mark derla 교수님의 Allegro-Lite 2m RES를 모델링하면서 설명드리도록 하겠습니다.

 

Fig.6 mark drela "Allegro Lite 2m RES" 도면

 위 도면은 "Charles River RC" 라는 사이트에서 가져왔습니다. 다양한 글라이더 도면이 있으니 참조하시면 좋을 것 같습니다. 일단 위 Fig.6 기체에 대해서 설명드리자면 mark drela 교수님이 만드신 AVL 프로그램 Run file에 예제로 있는 기체입니다. 그래서 AVL --> XFLR5 --> Openvsp 순으로 프로그램 공부할겸 기체 설계도 연구할겸  공부해보시는것을 추천드립니다.

 우선, 모델링을 시작하기 앞서서 Fig.6을 보시면 주날개의 경우 Root airfoil부터 Tip airfoil이 다른 것을 확인하실 수 있습니다. 이는 주익의 양력분포를 효율적으로 만들기 위해서 해주는 작업입니다. 따라서 각 섹션별 airfoil dat파일이 필요합니다. 그리고 수평미익과 수직미익은 에어포일이 1개로 통일되어 있습니다.

 마지막으로 RES의 의미는 Rudder, Elevator, Spoiler의 초성으로 만든 축약어임으로 aileron이 없습니다. 

 

AVL allegro lite 2m avl 파일

allegro.avl

0.00MB

 

위 코드를 보시면 Fig.6에 나온 치수가 일치하는 것을 확인 하실 수 있습니다. 단위는 인치로 되어있으니 주의하시길 바랍니다. 

 

준비물 

 

1. 주익 에어포일 dat파일 : AG35, 36, 37, 38(avl run폴더 안에 있음)

2. 수평 수직 미익 에어포일 dat파일: HT08, HT12

3. 치수 정보

4. 동체 형상 1:1 도면

 

이정도면 모델링이 가능할 것 같습니다. 

 

3. Openvsp 예제 :  "Mark drela ' allegro - Lite 2m RES " 모델링

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

allegrolite2m.vsp3

0.31MB

 

날개까지 완료된 VSP 파일