An agricultural unmanned helicopter was suggested for an alternative to current pesticide application methods to solve such problems as high cost, low efficiency, shirking task and unsafe work. To pursuit this trend, researches on the development of unmanned helicopters have been accelerated in Korea as well. In this research, a guide type centrifugal clutch that plays an important role in the unmanned helicopter was studied. Theoretical analyses and experimental tests were conducted for designing an optimal clutches. Main design factors of the guide type centrifugal clutch were found to be spring constant, free length of spring, mass of friction sector, contact area, allowable pressure, number of friction sector, friction coefficient, radius of drum, and clutch arrangement. And these design factors could be the functions of engaging engine speed and desired power transfer capacity. The result of the single clutch test showed the power transfer capacity of 14.1 PS at 5,800 rpm and the result of the dual clutch test showed that the capacity of 17.7 PS at 5,600 rpm. These experimental results agreed well the theoretical simulations.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.14
no.9
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pp.916-924
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2008
In this paper dynamic modeling parameters were estimated using a frequency domain estimation method. A systematic flight test method was employed using preprogrammed multistep excitation of the swashplate control input. In addition when one axis is excited, the autopilot is engaged in the other axis, thereby obtaining high-quality flight data. A dynamic model was derived for a small scale unmanned helicopter (CNUHELI-020, developed by Chungnam National University) equipped with a Bell-Hiller stabilizer bar. Six degree of freedom equations of motion were derived using the total forces and moments acting on the small scale helicopter. The dynamics of the main rotor is simplified by the first order tip-path plane, and the aerodynamic effects of fuselage, tail rotor, engine, and horizontal/vertical stabilizer were considered. Trim analysis and linearized model were used as a basic model for the parameter estimation. Doublet and multistep inputs are used to excite dynamic motions of the helicopter. The system and input matrices were estimated in the frequency domain using the equation error method in order to match the data of flight test with those of the dynamic modeling. The dynamic modeling and the flight test show similar time responses, which validates the consequence of analytic modeling and the procedures of parameter estimation.
Aerial application using an agricultural unmanned helicopter was suggested for an alternative against current pesticide application methods. Centrifugal clutches play important roles in the performance and safety of the helicopter operation. A previous study analyzed and verified the power transfer theory of the guide type centrifugal clutch. Based on the clutch theory, optimal designs of the clutch became possible and feasible using a simulation method. Design criteria of the clutch were the power transfer capacity of 24.66 kW(33.5 PS) at the rated engine speed and the engaging range speed of 3,000${\sim}$3,500 rpm. Various designs were accomplished using the simulation. An optimal clutch was simulated by determining the values of spring constant and mass of friction sector, which were 94,700 N/m and 123.7 g, respectively. The design performed the power capacity of 24.86 kW(33.8 PS) and engagement speed of 3,069 rpm, meeting the design criteria. Using the designed clutch, an efficient transfer of the power would be possible for the unmanned agricultural helicopter.
Koo, Young Mo;Won, Yong Sik;Hong, Jong Geun;Ali, H.B.;Sohn, Chang Hyun
Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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2017.04a
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pp.59-59
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2017
무인 헬리콥터의 양력을 개선하기 위한 익형 설계 단계로서 두꺼운 익형(V1505A)과 얇고 처진 익형(V2008B)의 기본 두 익형의 특성을 예측하는데 있어 회전하는 블레이드의 현실적 조건을 반영한 3D 모델을 마련하고 성능을 예측하였다. Fluent를 이용한 400 mm 선형모델의 시뮬레이션에서는 V1505A 익형은 높은 받음각에서 안정적인 특성을 보인 반면 V2008B는 비교적 높은 동력효율 특성을 보였으나, 높은 받음각에서는 실속 이후 양력이 급락하는 특성을 나타낸다. 형성된 노드 수는 약 870,000개로 하였다. 시위길이 135 mm인 익형 V2008B의 형상은 ANSYS (Fluent v16.2)를 이용해 반경(길이) 1,502 (1,380) mm 의 로터 블레이드를 구성하였다. 충분하지 않은 유동장이 익형 표면에서의 유동의 영향에 영향을 주지 않도록 직경 20 m의 원방경계(far field)를 형성하였다. 사용된 매쉬의 형태는 정사면체 형태로 로터 표면으로부터의 첫 번째 두께 높이는 0.001 m이고 10개의 층으로 형성하였다. 정지 비행하는 헬리콥터의 상태를 가정하여 회전좌표계를 이용하여 정상상태의 유동을 해석하고 사용된 난류모델은 넓은 영역에서의 유동을 고려하여 Realizable $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용하였다. 내측그립 받음각 $6{\sim}22^{\circ}$에 대하여 현실적인 회전속도를 연동하여 600~1000 rpm을 적용하였다. 반복수(iteration)는 2000으로 하여 잔차값(residual)이 충분히 수렴하도록 하였다. 전체적으로 실제 헬리콥터가 발휘하는 양력보다는 낮은 수치로 예측되었으며 모델 및 해석 조건에 대한 검토가 필요해 보인다. 양력 값은 받음각 $10^{\circ}$에서 자중(약 68 kgf)을 극복하였고 받음각 $12^{\circ}$에 유상하중 20 kgf을 발휘하며 888 N의 양력을 보였다, 이어 받음각 $22^{\circ}$에서 실속 현상이 발생하였다. 받음각이 증가함에 따라 항력 역시 증가하였으며 받음각 $12^{\circ}$에서 121 N이었고 실속에 이르며 항력은 갑자기 증가할 것으로 예측된다. 본 연구는 변이 익형 개발의 선행 단계로 기본 익형에 대한 공력특성을 CFD 시뮬레이션을 통하여 예측하였다. 예측 값은 현실적 실험방법을 통하여 검증이 되어야 하며 이후 변이익형에 대한 예측과 설계가 가능하다.
The efficacy of spinetoram sprayed from an unmanned helicopter to control two insect vectors of pine wood nematodes, Monochamus alternatus and M. saltuarius was assessed. By using a ULV (Ultra Low Volume) sprayer, the mortality rates of phenthoate, bifenthrin, etofenprox, and diflubenzuron, which are registered for use against coleopteran insects, indoxacarb and spinetoram, which are registered for use against lepidopteran insects, were evaluated for efficacy as aerial spraying agents. The ULV test, using 33- and 55-fold dilutions of phenthoate, bifenthrin, indoxacarb, and spinetoram demonstrated a 100% insect mortality rate upon contact and feeding mortality on the third day after treatment, while etofenprox and diflubenzuron exhibited a slightly lower mortality rate than the remaining compounds. Consequently, spinetoram was selected as a candidate pesticide for aerial spraying and its efficacy to control the insect vectors was assessed. The x 33 dilution of spinetoram resulted in a 98.6-100% control efficacy against two insect vectors. However, risk assessment for bees following aerial spraying will be necessary before applying the pesticide to control insect vectors.
Ji-hun Kwon;Dong-min Lee;Kyung-min Park;Ye-won Na;Ye-ju Kim;Gi-moung Lee;Jong-whoa Na
Journal of Advanced Navigation Technology
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v.27
no.4
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pp.382-390
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2023
The Korea market for LUAV (Light Unmanned Aerial Vehicle) weighing less than 150 kg is growing rapidly. As a result, the market for manufacturing and operating LUAV is expanding, and domestic development of parts and finished products is actively taking place. However, the flight control system and onboard software, which are key components of domestic LUAV, are largely dependent on overseas products due to the excessive cost and period required for development. This paper presented a domestic software development and certification procedure using DO-178C, a guideline for aircraft software development, and the Model-based Development method, and conducted a survey of those involved in the development, manufacturing, and certification of LUAV and analyzed the results. In addition, a case study was conducted to apply the software development plan to the helicopter FCC (Flight Control Computer).
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.17
no.4
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pp.307-314
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2011
This study proposed detection method of Marine debris using unmanned aerial photography. For unmanned aerial photography, a RC(Radio Control) helicopter which has good movability and economics was used. To a camera mounting, a gimbal equipment was attached to the bottom of the RC helicopter. The gimbal equipment is very useful because it is not seriously affected by vibration and rolling. In addition, we invented that digital image processing algorithm using Matlab program for detection of marine debris from photographs. Particularly, background subtraction in invented algorithm was applied. As a result, marine debris of a variety of forms from different sand states of coast were reliably detected. In the future, monitoring using proposed method was expected to contribute that the solution to representative problem of monitoring area selecting and estimate the total litter mass over the beach. Moreover, It is considered a greater application possibility to marine environmental observations.
In order to develop an precision aerial pesticide application system to be attached to an unmanned helicopter which can be applied to small lots of land, this study analyzed the flowing and spraying characteristics of the spray droplets by the main rotor downwash by setting the application conditions at the flight altitude of 3 m, the diameter of main rotor of 3.1 m, the boom length of around 2.8 m, and the spraying rate of 8 L/ha. The results of this study are summarized below. Through analysis of the covering area ratio of the spray droplets by main rotor downwash by nozzle type, boom with tilt angle and height, it was found that the covering area ratio of the twin flat-fan nozzle of around 25% was more uniform than other types of nozzle, also boom with $10^{\circ}$ tilt angle and spraying height of 3 m was shown to be the appropriate conditions for aerial application of pesticides. It was found that the nozzle position to minimize the scattering loss of spray droplets due to vortex phenomenon at both ends of the main rotor was around 10 cm from the end of the main rotor. An application test for the aerial pesticide application system attached to the HUA-ACEI unmanned helicopter developed by the Rural Development Administration showed that the range of covering area ratio of the spray droplets was 10-25%, and the spraying width was approximately 7 m when over 10% of covering area ratio was considered for valid spraying.
The ground integration test of Smart UAV has been performed according to the flight test plan. The flight test of full scaled model will be performed followed by 4 DOF ground rig test and a tethered hover test. Smart UAV is the first indigenous tiltrotor aircraft which can fly with fast cruise speed and take off or land vertically. In order to prove the flight control law of Smart UAV, the 40% scaled airplane was developed and have been tested. During flight test of small scaled model, many unique and unexpected problems occurred. After clearing these problems, fully automatic flight test was performed successfully. The experiences about many trouble shooting and resolving the problems would be basic material to avoid the unexpected but similar flight test problems hidden behind of the full scaled Smart UAV. This paper presents the detailed procedures of trouble shootings to solve the unique problems which occurred during the flight test of small scaled tiltrotor UAV.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.32
no.2D
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pp.129-136
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2012
In the US, Japan and Germany the Aerial-Based Vehicle Detection System, which collects real-time traffic data using the Unmanned Aerial Vehicle (UAV), helicopters or fixed-wing aircraft has been developed for the last several years. Therefore, this study was done to find out whether the Aerial-Based Vehicle Detection System could be used for real-time traffic data collection. For this purpose the study was divided into two parts. In the first part the possibility of retrieving real-time traffic data such as travel speed from the aerial photographic image using the image processing technique was examined. In the second part the quality of the retrieved real-time traffic data was examined to find out whether the data are good enough to be used as traffic information source. Based on the results of examinations we could conclude that it would not be easy for the Aerial- Based Vehicle Detection System to replace the present Vehicle Detection System due to technological difficulties and high cost. However, the system could be effectively used to make the emergency traffic management plan in case of incidents such as abrupt heavy rain, heavy snow, multiple pile-up, etc.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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