• 한국항행학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.450-458
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• 2017

본 연구에서는 곤충모방 날갯짓 비행체의 모델링과 제자리비행을 위한 자세제어 및 고도제어기를 설계하여 동역학 모델을 이용한 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 곤충모방 날갯짓 비행체의 간략화한 날갯짓 운동, 날갯짓의 병진운동 및 회전운동에 대한 공력, 동체 동역학에 대해 수치모델링을 수행하였다. 제자리비행 자세제어를 위해 날갯짓 비행체가 가지는 시변 비선형 시스템을 선형화하여 설계한 LQR(Linear Quadratic Regulator) 제어기법을 통하여 자세안정화를 적용하였으며 PID 제어기법을 통해 고도제어를 수행하였다. 수치 시뮬레이션을 통해 설계된 모델과 제어기의 성능을 확인하였으며 제자리비행을 위한 자세안정화 및 고도 제어가 안정적으로 수행되는 것을 확인하였다. 또한 날갯짓에 의해 발생하는 주기적인 피칭 모멘트를 주기적인 제어입력을 통해 임계 안정하도록 자세 안정화를 수행하는 것을 확인 하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권9호
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• pp.711-723
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• 2017

본 연구에서는 재형상 특성을 지닌 유기적 비행 어레이의 비행 제어 시스템 설계에 대한 내용을 제안하였다. 단일 덕티드팬의 결합과 분리를 기반으로 구성되는 유기적 비행어레이는 주어진 임무나 주변 상황에 대해 유기적으로 어레이 형상을 변화시킬 수 있는 장점을 가진다. 이와 더불어 덕티드팬 비행체 기반이기 때문에 호버링이 가능하여 실내 정찰, 통신 중계, 레이더 재밍과 같은 미션에 유용하게 사용 된다. 비행 어레이의 동역학모델링은 단일 덕티드팬 비행체의 동역학 모델을 기반으로 구성되며, 비선형 제어기법을 적용하기 위해 어파인 형태의 동역학 식에 대한 유도를 수행한다. 비행체 자세 제어를 위해 Backstepping 제어기법을 적용하였으며 PID 제어기법을 통해 위치 제어 루프를 구현한다. 또한 수치 시뮬레이션을 통해 제안 된 제어기가 주어진 상황에서 충분한 성능을 보이는지를 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권2호
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• pp.137-148
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• 2014

멀티로터는 여러 개의 로터로 이루어진 무인 비행로봇으로써, 로터의 개수에 따라서 트라이로터, 쿼드로터, 헥사로터, 옥토로터 등으로 나누어 진다. 멀티로터는 수직이착륙(VTOL) 및 높은 기동성으로 인하여 다른 무인 비행로봇에 비하여 건물이 밀집되어 있는 도심과 같은 지역의 정찰 및 감시 등 여러 응용분야에 적합하게 활용될 수 있다. 본 논문에서는 멀티로터란 이름으로 연구되고 있는 트라이로터, 쿼드로터, 헥사로터 및 옥토로터 비행로봇에 대한 통합된 동역학적 모델링에 관한 수식을 도출 및 비교 분석을 수행하고, 획득된 수식을 이용하여 각각의 멀티로터 동작원리 및 제어기법에 대한 연구를 수행하였다. 유도된 멀티로터의 동역학 모델링을 이용하여 각각의 멀티로터 형태에 따른 구동원리와 그에 따라 작용하는 힘과 모멘트에 대한 관계식을 유도하였으며, 연속루프닫음기법 기반자세 및 고도제어기를 적용하여 각각의 멀티로터 비행로봇의 구동 및 제어 성능을 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권12호
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• pp.857-866
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• 2022

고정익 UAV는 다른 항공기 플랫폼보다 항속거리와 항속시간에서 큰 이점을 가진다. 이러한 이유로 군에서 정찰용으로 많이 사용된다. 본 연구에서는 랜딩기어를 포함한 고정익 UAV의 모델링을 실시하고, 비행조종컴퓨터에 사용될 유도 및 제어기 설계 및 HILS 환경 구축을 실시하였다. 또한 이륙, 순항, 착륙의 모든 과정을 자동으로 수행하는 오토파일럿 시스템을 제작하였다. 연구에 사용한 고정익 UAV를 Datcom 및 AVL 공력해석 소프트웨어를 사용하여 공력계수를 추출하고 6자유도 모델링을 실시하였다. 비행조종컴퓨터는 항공기의 16개의 비행모드를 분별하여 Carrot Chasing 기반 유도 명령을 생성하는 유도기와 Nonlinear Dynamic Inversion 기법을 사용한 제어기로 구성되어있다. SIMULINK를 사용하여 구현된 모델링과 비행조종컴퓨터는 RTNgine을 사용하여 HILS 환경을 제작하여 고정익 UAV의 통합 시뮬레이션 환경을 제작하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권6호
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• pp.548-555
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• 2007

기존의 헬리콥터 모델링은 주로 많은 가정들을 통한 수식 전개에 의존해 왔기 때문에 모델링이 어렵고, 특정 구간에서만 활용 가능하며, 모델링 구성이 바뀌면 많은 수정이 거쳐야 한다는 단점들이 제기되어 왔다. 본 연구에서는 다물체 동역학 기법을 적용한 헬리콥터 시뮬레이션 프로그램을 개발하여 AH-1 헬리콥터에 대한 모델링을 수행하였고, 또한 시뮬레이션 결과를 비행 시험 데이터 및 상용 헬리콥터 시뮬레이션 분석 도구인 FLIGHTLAB과 비교하여 그 가능성을 확인해 보았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권1호
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• pp.31-39
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• 2013

본 논문에서는 고정익항공기와 회전익 항공기의 장점을 결합시킨 신개념 복합형 무인항공기인 QTW(Quad Tilt Wing)의 종축 동특성을 연구한 결과를 기술하였다. 설계된 QTW 무인항공기는 Tandem Wing 형상을 가지며 각 주익의 끝단에는 프로펠러를 구동하는 모터를 장착하였다. 비행역학적 분석을 위해 모멘텀 이론을 이용해 추력을 계산하였으며, 틸트 각도에 따른 프로펠러의 Slip stream에 의한 양력과 항력을 고려한 비선형 모델링을 구축하였다. 또한 트림분석을 통해 설계된 비행체가 적절한 비행속도 대비 틸팅각을 가짐을 보여주었으며, 각 트림 점에서의 성분별 힘을 분석하였다. 각 비행 모드의 선형모델 고유치 분석하여 동적 특성을 분석하였으며 고정익모드로 전환됨에 따라 안정한 부분으로 극점이 이동함을 확인하였다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.19-26
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• 2018

공중투하형 무인비행체는 비행성능의 극대화 및 모기체 탑재시의 소요공간 최소화를 위하여 접이식 직렬날개를 주로 사용한다. 이러한 접이식 직렬날개는 전방날개의 후류에 의한 후방날개 간섭문제, 날개 전개시 전후방 날개에 걸리는 피봇 모멘트의 불균형 등 일반적인 형태의 고정익 비행체와 다른 독특한 공기역학적 문제를 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 유한체적법 기반의 전산유체역학을 통하여 여러 경우에 대하여 모델링 및 시뮬레이션을 수행하였으며 접이식 직렬날개 방식 비행체의 여러 공기역학적 현상에 대해 분석하였다. 그 결과 받음각 변화에 따른 전방날개에 의한 후류영향을 최소화하기 위하여 전방 날개를 후방날개보다 수직방향으로 높게 설치할 필요가 있었다. 또한 공력에 의한 피봇모멘트를 고려시 전방날개에 비하여 후방날개가 훨씬 빠른 속도로 펼쳐질 수 있으므로 날개 펼침 기구 개발 시 이에 대한 고려가 필요함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.688-693
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• 2016

본 논문에서는 현재 고고도 이탈 및 저고도 개산강하(HALO, High Altitude Low Opening)용으로 사용하고 있는 군용 낙하산의 훈련 시뮬레이터 개발을 위해 필요한 낙하산 모델링 및 시뮬레이션 결과를 정리하였다. 대상인 군용 낙하산은 파라포일(Parafoil) 형태의 사각 낙하산으로 원형 낙하산과는 달리 강하자가 조종을 통해 원하는 위치로 유도할 수 있는 기동성이 뛰어나 공수부대원들의 적진 침투시에 주로 이용된다. 실재 낙하산의 형상자료를 이용하여 파라포일과 낙하물의 질점 모델을 기반으로 9-자유도 비선형 운동방정식을 유도하고, 각각의 관성모멘트와 공력 미계수를 산출하여 MATLAB/Simulink 기반의 비선형 시뮬레이션을 수행하여 그 결과를 나타내었다. 특히 낙하산과 같은 공기부양(LTA, Lighter-Than-Air) 비행체는 일반적인 항공기 비선형 운동과 달리 부가질량(Added Mass) 및 부가 관성모멘트(Added Moment of Inertia)의 효과가 크기 때문에 이에 대한 경험수식을 바탕으로 동역학 모델링에 포함하여 고려하였다. 수행된 낙하산 운동 모델링의 검증을 위해 비대칭 조종입력을 통한 나선형 강하 비행조건을 시뮬레이션하여 대상 군용 낙하산에서 제시된 실재 성능값과 시뮬레이션 결과치를 비교하여 유도된 운동모델이 타당함을 검증하고 그 결과를 나타내었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권6호
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• pp.446-459
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• 2019

본 논문은 헬리콥터 시뮬레이터의 기술적 현황과 향후 전망을 살펴보는 것에 목적이 있다. 서론에서는 시뮬레이터의 개념과 헬리콥터를 중심으로 한 비행 시뮬레이터의 개발 역사에 대해 간략하게 정리하였다. 본론에서는 헬리콥터 시뮬레이터의 기술현황과 신뢰성 평가를 위한 인증방안으로 미 연방 항공국(FAA)과 유럽 항공 안전청(EASA) 인증을 소개했으며, 또한 비행 시뮬레이터의 신뢰성을 높이기 위해 해결해야할 문제점들과 향후 발전 방향에 대해 논의하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권3호
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• pp.41-49
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• 2009

본 논문은 공기흡입식 추진기관의 고체 로켓 부스터 분리에 관한 수학적 모델링과 시뮬레이션 기법을 기술하였다. 비행체 및 부스터는 하나의 다물체(multi-body)로 고려하였고 부스터는 단지 비행체의 축 방향으로 움직이는 것으로 가정하였다. 비행체 및 부스터의 동적 운동은 Kane 방법에 의해 모델링 되었다. 다양한 부스터 위치에 따라 전체 시스템에 작용하는 공력은 DATCOM 소프트웨어를 사용하여 산출되었으며 부스터 분리 유효 작용면에 작용하는 내부 분리 압력은 일반적인 기체역학 및 Taylor-MacColl 관계식에 의해 산출되었다. 수치적 해석은 Mathworks사의 Matlab이 사용되었다. 해석 결과에 의하면 부스터 분리 동안 마하수 및 받음각 변화 등은 크지 않는 것으로 나타났으며, 실제 시험 장치를 이용한 부스터 분리 시험이 진행될 경우 자세 각 변화, 흡입 유동 특성 등은 무시할 만한 수치임을 확인할 수 있었다.