Performance Analysis of an Electric Powered Small Unmanned Aerial Vehicle

전기동력 소형무인항공기의 성능분석

  • 이창호 (한국항공우주연구원 스마트무인기사업단) ;
  • 김성욱 (한국항공우주연구원 항공연구본부) ;
  • 김동민 (한국항공우주연구원 항공연구본부)
  • Received : 2010.05.31
  • Accepted : 2010.07.05
  • Published : 2010.08.30

Abstract

A small unmanned aerial vehicle(UAV), which uses a propulsion system consisting of electric motor and battery, weighs less than 8 kg, capable of hand launch. Because it is easy to operate and able to transmit image information in real time, the use of small UAV has been increasing. However, very few analysis methods or analysis results on flight performance of the small UAV have been known so far. In this paper, the performance analysis methods of a small UAV, which is manufactured to study an electric powered UAV, are suggested and their results are achieved. Aerodynamic data of the vehicle are obtained by making use of gliding performance from actual flight test, and required thrust and required power by flight speed are predicted. In addition, the methods to predict range and endurance in case of using battery as power source are suggested and their results are achieved.

전기모터와 배터리로 구성된 추진장치를 사용하는 소형무인항공기는 무게가 8kg 이하로 손으로 던져 이륙이 가능하고 운용이 간편하면서도 실시간으로 영상정보를 전송할 수 있어 활용이 증가하고 있다. 하지만 이러한 소형무인항공기의 비행 성능에 대한 해석방법이나 해석결과는 별로 알려진 게 없다. 본 논문에서는 전기추진방식의 무인항공기 연구를 위해 제작한 소형무인항공기의 성능해석방법을 기술하고 결과를 도출한다. 비행체의 공력 데이터는 실제 비행시험으로부터 얻은 활공성능 데이터를 이용하여 구하고 비행속도에 따른 요구추력과 요구동력을 예측한다. 배터리를 동력원으로 사용하는 경우의 항속거리와 항속시간을 예측하는 방법을 제시하고 결과를 도출한다.

Keywords

References

  1. Gur, Ohad and Rosen, Aviv, "Optimizing Electric Propulsion Systems for Unmanned Aerial Vehicles," J. of Aircraft, Vol. 46, No. 4, Jul.-Aug., 2009, pp.1340-1353 https://doi.org/10.2514/1.41027
  2. Harmon, Frederick G., Frank, Andrew A., and Chattot, Jean-Jacques, "Conceptual Design and Simulation of a Small Hybrid-Electric Unmanned Aerial Vehicle," J. of Aircraft, Vol. 43, No. 5, Sep.-Oct., 2006, pp.1490-1498 https://doi.org/10.2514/1.15816
  3. 이창호,"미래항공기 추진기관의 전망," 한국추진공학회지, 제13권, 제3호, 2009, pp.58-63
  4. 윤동익, 허환일,"Personal Air Vehicle의 추진시스템에 대한 기술적 고찰," 한국추진공학회지, 제13권, 제6호, 2009, pp.56-63
  5. Cavcar, Mustafa and Cavcar, Aydan, "Optimum Range and Endurance of a Piston Propeller Aircraft with Cambered Wing," J. of Aircraft, Vol. 42, No. 1, Jan.-Feb., 2005, pp.212-217 https://doi.org/10.2514/1.6095