Abstract
In order to improve the safety of the multi-copter, Korea Aerospace Research Institute (KARI) performed a wind-tunnel test using an octocopter with the maximum takeoff weight (MTOW) of 28 kg. The wind-tunnel test was performed with three different RPM ranges, 3,500, 4,500 and 5,500 rpm, and three different wind speeds, 3.5, 5 and 7 m/sec. The tested range of the angle of attacks was $-40^{\circ}$ to $20^{\circ}degree$ and ${\pm}90^{\circ}degree$. Vortex ring state (VRS) of the tested multi-copter was located around the vertical descending speed of 6 m/sec and the decrement of thrust was about 13 % at the time of testing. Compared with the single propeller wind-tunnel test result, the propeller efficiency of the octocopter dropped to 10 to 15% depending on the propeller RPM. It is hypothesized that the obtained aerodynamic characteristics by the wind-tunnel test will be used to improve the performance and wind resistance of the multi-copter.
한국항공우주연구원(KARI)이 보유하고 있는 개방형 풍동에서 최대이륙중량 28 kg급 옥터콥터(octocopter)를 시험모델로 상승 하강기류, 측풍, 전단류와 같은 악기상에 대한 대처 능력을 향상 시키고 와류고리상태(VRS)와 같은 공기역학적 현상을 규명하여 와류고리상태(VRS) 진입 예방 및 탈출할 수 있는 기술들을 연구하고자 풍동시험을 수행하였다. 소형무인기 풍동시험은 풍속 3.5, 5, 7 m/sec, 회전수 3,500, 4,500, 5,550rpm 조건에서 받음각 $-40^{\circ}{\sim}+20^{\circ}$ 도, ${\pm}90^{\circ}$ 도, 요각 $0^{\circ}$ 도와 $45^{\circ}$ 도로 변화시켜가며 6분력을 측정하여 공력 DB를 작성하였다. 멀티콥터 수직 하강 시험 시 하강속도 6 m/sec에서 와류고리상태의 최고점(VRS peak)이 나타나고, 이 때 약 13 % 정도의 추력감소가 나타났다. 프로펠러 및 동체 상호 간섭에 의한 성능저하 여부를 판단하기 위해 프로펠러 조합을 변화시켜가며 시험을 수행한 결과 단일 프로펠러 대비 최대 15 % 정도의 성능 저하가 있음을 확인할 수 있었다. 이번 시험으로 확보한 자료들은 소형무인기 운용 시 경험하게 되는 악기상에 대처하여 안전성과 생존성을 증대시키기 위한 기술개발 기초자료로 활용될 예정이다.
