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Design Parameter Analysis of a Solar-Powered, Potential Energy-Storing, Long Endurance UAV

위치에너지를 축적하는 태양동력 장기체공 무인기의 설계 인자 분석

  • 양인영 (한국항공우주연구원 KHP총괄팀) ;
  • 이보화 (한국항공우주연구원 추진기관팀) ;
  • 장병희 (한국항공우주연구원 KHP총괄팀)
  • Received : 2011.07.01
  • Accepted : 2011.09.19
  • Published : 2011.10.01

Abstract

Design parameter analysis is performed for a solar-powered UAV, storing potential energy by climb flight. Parameters related to the flight for saving potential energy, i.e. minimum & maximum altitudes for level flight, gliding & climbing angle, design point speed & altitude, gliding & climbing start time are investigated as design parameters. Weight and size of the UAV are determined using a weight model for the components of the solar-powered UAVs. Produced energy and consumed energy are calculated using these weight and size, yielding the required weight of the battery for a given mission. Relationship between the total weight of the UAV and each parameter is investigated. For the parameters listed above, there exist their ranges only where the design is possible. And there exist optimal values of these parameters minimizing the total weight.

상승 비행에 의해 위치에너지를 축적하는 태양동력 장기체공 무인기에 대하여 설계 인자 분석을 수행하였다. 위치에너지 축적을 위한 비행과 관련된 인자인 최저 및 최고 수평 비행 고도, 활강 및 상승 각도, 설계점 속도 및 고도, 활강 및 상승 시작 시각을 분석 대상으로 하였다. 태양동력 무인기 구성품의 중량 모델을 이용하여 항공기 크기 및 중량을 결정하고 비행 중 생산 및 소모하는 에너지를 계산함으로써 임무 수행에 필요한 배터리 용량을 결정하였다. 각 설계 인자값과 무인기 중량의 관계를 연구하였다. 최고 수평 비행 고도, 활강 및 상승 각도, 설계점 속도 및 고도, 활강 및 상승 시작 시각에는 설계가 가능하도록하는 범위가 존재하며 이 범위 내에서 총 중량을 최소화하는 최적값이 존재하였다.

Keywords

References

  1. Ed Herlik et al., "UAVs for Commercial Applications Global Market & Technologies Outlook 2011-2016", MiG LLC, 2010
  2. http://records.fai.org, cited on 20th June 2011
  3. Andre Noth, "Design of Solar Powered Airplanes for Continuous Flight", Ph. D. Thesis, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Suisse, 2008
  4. 이주호, 이창관, 임세실, 김금성, 한재홍, "태양에너지 기반 장기체공 무인기 주요 치수 결정 방법론", 한국항공우주학회지, 제 38권 제 8 호, 2010, pp. 757-766. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2010.38.8.758