• 한국정밀공학회지
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• 제27권3호
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• pp.73-79
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• 2010

A preliminary study on a length-variable rotor blade for a small unmanned helicopter has been conducted. After surveys on previous researches, and examining requirements for application to a small unmanned helicopter, a length-variable rotor blade was designed and manufactured to be driven by centrifugal force from rotor revolution with no mechanical actuator. The rotor blade was divided into a fixed inboard section and an outboard section sliding in span-wise direction. In order to determine the operating conditions of the length-variable rotor during revolution, and to derive the design variables of extension spring and rotor weight, a series of analyses from multi-body dynamics solution were conducted. The manufactured prototype was verified of its length-varying mechanism from a rotor stand, the results and required future improvements are discussed.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제32권3호
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• pp.159-163
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• 2014

본 논문에서는 저가의 MEMS 관성 센서와 지자기 센서를 이용하여 자세 정보를 제공받는 자세측정장치(ARHS)를 구현하였다. 저가형 IMU센서와 MCU를 이용하여 운동 자세각을 계산하는 DCM 알고리즘을 설계하고, 3축짐벌에 장착하여 연산결과의 정확도를 측정하였다. DCM 알고리즘을 이용 연산된 자세각의 정확도는 roll 및 pitch에 대하여 약 1.1%로 나타났으며, yaw각의 경우는 3.7%로 나타났다. Yaw 각의 경우에는 스텝핑 모터를 구동하는 실험환경에 따른 교란의 영향으로 그 오차가 상대적으로 크게 나타난 것으로 평가되었다. 짐벌 실험장치를 이용한 센서의 검증에서 더욱 정밀한 실험을 위해서는 주변 환경 요인에 대한 제어가 요구될 것으로 보이며, 실험장치의 스테핑 모터 구동 시 발생하는 진동 및 자기장의 영향과 실험 장치의 금속성 구조물의 영향으로 생각되는 센서 데이터의 오차 및 불안정 상태를 차단할 수 있는 장치의 보완이 필요할 것으로 보인다. 그리고 지자기 센서의 경우 좁은 범위의 측정에 추가하여 넓은 범위의 측정도 보완되어야 할 것으로 생각된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권6호
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• pp.541-549
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• 2008

피로해석은 반복하중 하에서의 항공우주 구조물에 대한 구조적 파괴를 예방하기 위해 수행된다. 본 논문에서는 틸트로터형 무인 항공기에 대하여 피로수명에 대한 평가를 하였다. 먼저 틸트로터형 무인항공기의 기동에 맞는 하중 스펙트럼을 생성해 내었으며, F.C.L. 부품중 하나인 플랩퍼론 연결부위에 대하여 피로해석을 수행 하였다. 틸트로터형 무인항공기는 크게 두 가지 기동 형태로 나눌 수 있는데, 이 착륙시의 헬리콥터 형태와 순항시의 고정익 형태가 되겠다. 전체적인 피로하중 스펙트럼을 만들기 위해서 헬리콥터 형태에는 FELIX를, 고정익 형태에서는 TWIST를 사용하였다. 한편으로는, S-N 실험점이 해석에 사용될 때 재료수명의 전 영역에 대한 S-N 회귀식을 얻기 위하여 크리깅 메타 모델이 사용되었다. 그리고 최소 자승법을 이용한 이차 회귀식에 대한 S-N 커브 역시 생성하였다. 더욱이 이 커브들이 갖고 있는 정확도를 측정하기 위하여 결정 계수법을 사용하였다. 마지막으로는 플랩퍼론 연결 부위에 대한 피로수명 결과를 MSC. Fatigue와 비교하였다.

• 한국시뮬레이션학회:학술대회논문집
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• 한국시뮬레이션학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.131-135
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• 2004

강착장치에 의한 지면반력은 착륙과 이륙시 지면과의 상호작용을 나타내며 고도를 감지하여 지면에 접촉하였을 때 지면의 반력을 헬리콥터에 전달해주는 역할을 한다. 비행시뮬레이션에 있어서 강착장치는 비행 중 비행특성에 미치는 영향이 없기 때문에 비행특성 분석용 또는 비행제어용 비행시뮬레이션 프로그램에서는 강착장치를 생략하여 시뮬레이션 하는 경우가 많다. 하지만 훈련의 목적으로 사용하는 경우 착륙과 이륙은 큰 비중을 차지하며 무인기의 함상 착륙과 같은 시뮬레이션에서는 필수적인 요소로 대두되고 있다. 본 논문에서 강착장치는 1자유도의 mass, spring, damper의 간단한 진동시스템을 택하였고, 강착장치의 접촉점인 지면은 고도 0인 평탄한 지면으로 가정하였다. 추후 지면을 6자유도를 가지는 움직이는 평면으로 쉽게 대체할 수 있도록 벡터형식으로 된 모델을 선택하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권1호
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• pp.68-73
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• 2020

본 논문은 산악 지형, 도심, 함정, 교량 등에서 수직 이·착륙 비행, 제자리 비행, 고정익기처럼 저속 및 고속비행을 할 수 있는 덕티드 추진체를 사용한 수직 이·착륙 초소형 무인 항공기 개발 동향을 기술한다. 이 항공기는 여러 측면에서 헬리콥터와 고정익기와는 비행 특성이 다르다. 미육군 미래 전투 체계와 DARPA의 OAV 프로그램의 목적은 운용자에 안전하고 낮은 음향 특성을 갖는 수직 이·착륙 덕티드 팬 초소형 무인 항공기 개발이다. 현재의 초소형 무인 항공기에 영상/적외선 카메라를 탑재하고 숲이나 언덕 뒤에 숨어 있는 적을 정지비행과 응시로 약 1 시간 동안 감시 및 정찰을 한다. OAV의 Class-I은 개인 병사가 배낭에 담아 운반할 수 있는 크기와 무게의 수직 이·착륙 덕티드 MAV 개발이다. Class-II는 Class-I보다 두 배의 운용 시간과 더 넓은 범위의 비행이 가능한 유기체의 수직 이·착륙 덕티드 팬 초소형 무인 항공기 개발이다. 초소형 무인기는 장시간 운용을 위해 현재의 '호버 및 응시'에서 '퍼치-앤-응시'으로 기술을 발전시켜야 한다. 근 미래의 OAV 개념은 유·무인 지상 차량이 주행하는 동안에 차량의 상부에 자동 이착륙하고, 탑재된 상태로 이동하고, 재급유, 재충전, 재이륙하는 합동 운용으로 임무 능력과 효율성을 확장하는 것이다. 덕티드 MAV는 지상 차량의 착륙 패드에서 자동으로 이착륙하기 위해 저렴한 초소형 GPS를 활용한 고정밀 상대 위치 기술 개발이 필요하다. 또한, VTOL 덕티드 MAV와 유·무인 지상 차량 간에 유기체의 협업 동작이 가능케하는 공통 명령과 제어 아키텍처를 개발할 필요가 있다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제33권2호
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• pp.94-100
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• 2008

Present chemical application method using a power sprayer has been labor intensive, costly and ineffective. Therefore, a small agricultural unmanned helicopter was suggested to replace the conventional spray system. In this study, conceptual design for developing the helicopter and a consequential prototype were reported. The overall conceptual design was initiated by deciding the type of agricultural helicopter, as the single rotor helicopter with a tail system. As the first step of the designing, an air-cooled, 2-stroke engine was selected and a prototype transmission was designed by determining the rotating speed of main rotor shaft. A 'pusher' type tail rotor system was adapted to balance the reaction torque and reduce the power use. The tail boom length was designed to avoid the rotating trajectory of the main rotor. The RF console consisted of the engine control, attitude control, and emergency control modules. Assembling the prototype concluded the mechanical development of the agricultural helicopter.

• 항공우주기술
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• 제13권1호
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• pp.153-165
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• 2014

멀티로터 비행체는 헬리콥터와 같은 제자리 비행이 가능하면서 구조적으로 간단한 형태를 가지며 상대적으로 높은 추력을 가지는 장점으로 인해 다양한 분야에서 활용되고 있다. 최근 레저용으로 개발된 Parrot사의 AR.Drone은 사용자를 위한 내부 안정화 루프를 탑재하고 있기 때문에 초보자들도 쉽게 조정할 수 있으며, SDK(Software Development Kit)를 제공함으로서 멀티로터를 이용한 연구에 쉽게 활용할 수 있는 특징이 있다. 또한 크기가 상대적으로 작으면서 저가이기 때문에 군집비행에 적용되기 적합한 비행체이다. 이에 본 논문에서는 다수의 AR.Drone을 이용하여 실내 군집비행을 위한 제어기 개발과정에 대해서 소개하고자 한다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제35권1호
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• pp.31-36
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• 2010

A small unmanned helicopter was suggested to replace the conventional spray system. Aerial application using an agricultural helicopter helps precise and timely spraying, and reduces labor intensity and environmental pollution. In this research, a rotor system (SW05) was developed and its lift capability was evaluated. Lift force for the dead weight of the helicopter was obtained at the grip pitch angle of $12^{\circ}$. As the pitch angle increased to $14^{\circ}$ and $16^{\circ}$, the payload increased to 176 N and 216 N, respectively. Compared with SW04 airfoil performance in the total lift, the SW05 airfoil showed nearly the same capacity, but the payload of the SW05 was reduced because of the increased dead weight. A rated flight condition was defined as lifting mean payload of 294 N with the grip pitch angles of $16{\sim}17^{\circ}$ at the rotor rotating speed of 850~950 rpm for the adjusted engine power. The fuel consumption would be 4.8~6.0 L/hr, and the air temperature of cooling fan should be kept below $160^{\circ}C$.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제35권5호
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• pp.302-309
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• 2010

Aerial application using an unmanned agricultural helicopter would allow precise and timely spraying. The attitude of a helicopter depends on a number of dynamic variables for roll-balanced flight. Laterally tilting behavior of a helicopter is a physically intrinsic phenomenon while hovering and forwarding. In order to balance the fuselage, the rotor should be counter-tilted, resulting in the biased down-wash. The biased spraying toward right side causes uneven spray pattern. In this study, a raised tail rotor system for the roll-balanced helicopter was studied. Thrust of the tail rotor system was measured and theoretically estimated for the fundamental database of the roll-balanced helicopter design. The estimated tail thrust and roll-moment would be used to design the raising height of tail rotor and roll balancing dynamics. The unmanned agricultural helicopter required the tail rotor thrust of about 39.2 N (4.0 kgf) during hovering with a payload of 235.4 N (24 kgf). A raised tail rotor system would compensate for the physical tilt phenomena. A further attitude control system of helicopter would assist roll-balanced aerial spray application.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제33권5호
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• pp.289-295
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• 2008

The task of chemical spraying has been seriously considered as an irritating and annoying job for Korean rice farmers. An agricultural unmanned helicopter was suggested to solve this problem so as the farmers to have more decent farming condition. The objectives of this study were to analyze the adoptability of an experimental rotor blade (SW05) using the CFD simulation and also to compare the simulation results with experimental results. The simulation results showed that the induced power of this rotor reached to $57{\sim}63%$ of total power and the profile power was about $37{\sim}43%$ of total power. Therefore it can be concluded that this rotor's performance characteristics were not so efficient for the size of unmanned helicopter due to the low induced power and high profile power relatively compared with ones of conventional rotors. The comparison with experimental results showed that the tested lifts were less than 70% of simulated ones at the grip pitch of $12^{\circ}$ and decreased to 40% at the $18^{\circ}$ grip pitch. Therefore, it can be concluded that the rotor was too oversized to be used for a 15.4 kW (21 PS) engine.