Airframe Weight Estimation Method for Initial Sizing of Multicopter

A structural weight estimation methodology for the multicopter design process is presented. In general, a multicopter is composed of an airframe, motors, propellers, battery and so on. Among these, the weight of motors, propellers and battery can be obtained from the weight trends with respect to design parameters. However, the structural weight is hard to be estimated due to the various configurations and design concepts of multicopters. Moreover, the airframe weights of most commercial multicopter products are not provided. Thus, an accurate airframe weight model is required for the reliable mutlcopter design process. Firstly, the standard configuration of multicopters is defined. Then, we proposed the structural weight estimation method using the number and diameter of propellers determined from the initial step of sizing process. Finally, we validated our suggested method using the commerical products.

멀티콥터 초기 사이징을 위한 기체 구조 중량 예측 기법

20kg 미만의 중소형 멀티콥터의 초기 사이징 과정에서 적용 가능한 기체 구조 중량 예측에 관한 연구를 소개한다. 임무장비를 제외하고 멀티콥터는 기체 구조, 모터, 프로펠러, 배터리 등으로 구성되는데, 모터, 프로펠러, 배터리 등의 중량은 설계변수에 따른 추세선을 통해 추정이 가능하다. 하지만 기체 구조 중량은 멀티콥터의 형상과 설계 개념이 다양하고, 대부분의 상용 제품들이 기체 구조 중량 데이터를 제공하지 않기 때문에 추세선을 통해 예측할 수 없다. 본 논문에서는 기본적인 멀티콥터 형상을 정의하고 멀티콥터 사이징 초기 단계에서 결정되는 프로펠러 개수와 직경을 통해 멀티콥터 기체 구조 중량을 추정하는 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 구조 중량이 제시된 멀티콥터 제품들을 통해 검증하여 그 유용성을 확인하였다.