회전익기가 하강 비행 시 발생하는 와류 고리 상태는 회전면 근처에 도넛 모양의 순환유동을 발생시키며, 추력 상실로 인한 기체의 추락을 유발한다. 본 논문에서는 무인 비행체의 종류 중 하나인 쿼드콥터의 와류 고리 상태에서의 유동장을 물리적으로 규명하였다. 한국항공우주연구원 1m 아음속 풍동에서 쿼드콥터의 하강 비행을 모사했으며, 유동장 계측을 위해 입자 영상 유속계(PIV)를 이용했다. 정지 비행 상태의 유도 속도를 운동량이론을 이용하여 추정하고, 이를 통해 와류 고리 상태를 유발할 수 있는 하강 속도의 범위에서 시험을 수행하였다. 또한 하강률에 따른 유동장 계측뿐만 아니라 프로펠러 간의 간격을 달리 주어서도 와류 고리의 발달 및 진행방향을 확인하였다. 더불어 본 연구 결과는 쿼드콥터 주변의 유속 측정을 통해서도 와류 고리 상태를 예측할 수 있다는 것을 보여준다.
본 연구는 실내 정찰 임무에 적합한 동축반전형 MAV 개발하는 것을 목표로 하였다. 현재 개발된 유사기종의 제품을 참조하여 초기사이징을 실시하고 BEMT기법을 이용하여 로터성능을 해석하였다. 또한 로터성능을 측정할 수 있는 실험장비를 구성하였다. 시제기의 진동발생 및 비행 불안정 문제는 NC머신을 이용해 부품을 정밀제작하고 스테빌라이져, 시소형태의 로터를 도입하여 해결하였다. 본 연구를 통하여 영상장비를 장착하고 비행가능한 기체를 제작하는데 성공하였으나, 향후 성능향상을 위한 별도의 로터설계가 필요한 것으로 보인다.
본 논문에서는 일반항공기나 무인항공기의 자동착륙에 적용할 수 있는 착륙 유도 법칙을 제안하고 기존의 일반적인 착륙 과정과의 비교를 통하여 성능을 확인하였다. 착륙 유도법칙은 미사일 요격에서 사용되는 Miss distance 개념과 Lyapunov 안정성 이론에 근거하여 궤환 형태의 속도 및 비행 경로각 명령을 생성할 수 있도록 구성하였다. 기존 문헌에 제시된 항공기의 자동착륙 시뮬레이션을 이용하여 착륙 접근 및 착지 기동 과정을 모사하였다. 착륙 접근의 제U 목적인 강하로 이탈 거리 제거와, 착지 기동시 제어 목적인 고도 제어의 관점에서 새로이 제안하고 있는 착륙 유도 법칙은 기존 방법에 대등 또는 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 기준 궤적의 설정에 따라 다양한 비행 궤적 추종이 가능하므로 향후 무인기의 자동 착륙이나 기동 비행의 설계시 적용할 수 있을 것이다.
본 연구에서는 극초음속 비행체의 공력/열/탄성학적 거동을 반영할 수 있는 효율적인 공력 열하중 요소를 개발하였다. 빈번하게 설계 변경이 이루어지는 초기 설계 단계에서 효율적으로 사용될 수 있도록 준 해석적인 관계식을 적용하여 공력 하중과 열 하중을 구조 변형의 함수로 기술하고, 이를 기반으로 공력 열하중 요소를 정식화하였다. 정식화된 요소는 상용 프로그램의 사용자 서브루틴 형태로 구현하였으며, 이를 이용하여 극초음속 비행체 조종면의 공력/열/탄성학적 유한요소 연계해석을 수행하고 그 유용성을 확인하였다.
초음속 비행체에서 발생하는 소닉붐은 일반적인 환경소음과 달리 초저주파 영역을 포함한 충격음으로 전파된다. 본 논문에서는 배열 음향센서를 이용하여 소닉붐의 특징을 왜곡 없이 측정하기 위한 계측방법과 소닉붐의 전파방향을 추정하기 위한 도래각 추정 방법에 대해 연구하였다. 음향센서의 배치에 따른 도래각 추정성능을 이론적인 방법으로 제시하였고 모의실험에서 얻은 통계값을 이용하여 본 연구에서 제안하는 도래각 추정 방법의 성능을 검증하였다. 또한 실제 초음속 비행체에서 발생한 소닉붐을 제안한 방법으로 측정하였고 그 결과를 분석하였다. 본 연구에서 얻은 결과로 소닉붐 측정을 위한 시스템 구성, 도래각 추정 방법과 그 성능에 대한 직관적인 개념을 제공하였다.
토지 상공을 비행하는 드론이 토지 소유권에 미치는 방해의 위법성을 판단함에 있어서는 토지 소유자의 이익과 드론 비행의 이익에 대한 추상적 이익형량이 아니라 토지 소유자의 수인의무의 성립, 즉 수인한도를 초과하는 방해인가를 물음이 적절한 판단 기준이라고 판단된다. 그 수인한도는 토지 소유자의 정당한 이익이 침해되는 정도에 대한 것이고, 그 정당한 이익의 존재는 관념적 방해가 발생하는 토지 상공일 것이다. 그러한 방해는 드론이 토지에 얼마나 가까이 비행하는가와 얼마나 토지 상공에 머무르는가의 함수 관계로 측정될 수 있다. 토지 상공에 머무르지 않고, 통과만 한다면, 드론이 토지에 가까이 접근했더라도 관념적 방해의 발생 가능성은 줄어들고 발생량도 줄어든다고 볼 수 있다. 또는 드론이 토지 상공을 느린 속도로 통과한다면, 그 고도가 높을 수록 관념적 방해의 발생 가능성은 줄어들고 발생량도 줄어든다고 볼 수 있다. 드론이 토지 상공을 비행하더라도 인격권으로서의 이익에 침해를 하지 않는, 즉, 재산법적 법률 관계하에 비행한다면, 그 위법성은 그 침해가 수인한도를 초과하는가에 관한 개별 사안별로 판단됨이 타당하고, 그렇다면, 드론이 토지 상공을 마치 국제 해양법상 영해내의 외국 선박에게 인정되는 "무해통항권"에 비유될 수 있는 "무해하게 신속히 통과하는 비행"을 한다면 토지 상공의 드론 비행에 위법성은 없다고 판단된다. 우리 민법상 사생활의 침해로 인한 금지 및 예방청구에 관한 명문 규정은 없다. 그러나 사생활에 관한 권리는 헌법상의 기본권이고, 정보수집과 이용 매개체의 폭증 속에서, 소극적인 방어권만이 아니라 보호를 위한 청구권적 성격을 가진 것으로 평가되고 있다. 드론이 추적하려는 자와 피하려는 자간의 균형 관계를 무너뜨리는 사정을 감안할 때, 보호이익의 주체가 청구권적 성격의 방어권을 가질 당위성이 찾아진다. 그래서 드론이 토지상공을 무해하고 신속히 통과하는 것을 넘어서서, 인격권으로서의 사생홯보호이익을 침범하는 경우에, 드론 비행의 위법성을 판단하는 기준은 추상적 이익형량이 아니라, 기본권의 우월성 기준이 적절하다고 판단된다. 인격권으로서의 사생활보호이익을 침해함이 없이, 재산법적 법률관계하에서 드론이 타인의 토지 상공을 비행하더라도, 토지의 소유자가 그 비행의 금지를 구할 사법적인 근거는 약하다고 판단된다. 드론이 해당 토지 상공을 집중적으로 배회하거나 또는 머물거나, 또는 반복적으로 통과하는 비행을 하지 않는 한, 그러한 비행이 수인한도를 초과한다고 입증되기도 어렵고, 따라서 위법하다고 판단되기도 어렵다. 즉 신속하고 무해한 통과의 조건하에서 드론의 비행의 자유가 민사법상 제한될 근거가 약하다고 판단된다. 반면에, 사생활보호이익을 침해하는 영상정보의 획득 등에 사용되는 드론 비행의 경우에는, 정보 주체의 방어권을 인정해야 할 당위성이 크다고 판단되며, 기본권의 상충시에도 인격권으로서의 사생활보호이익이 더 중시됨이 법리상 타당하다. 이러한 법이론적 배경을 고려할 때, 사생활보호이익을 침해할 정도의 성능을 갖춘 드론과 그렇지 않은 드론을 공법의 차원에서 분류하고, 각각에 적용되는 공법적 기준을 제정하여 시행함이 법적 안정성 차원에서 바람직하다고 판단된다.
본 논문에서는 적분비례항법 유도방식을 사용하는 유도탄 유도루프에 대한 안정된 시간영역을 유도하였다. 고려된 유도탄 유도루프는 한 개의 선형 시불변요소와 시변 궤환이득으로 구성된 제어시스템으로 형식화될 수 있다. Circle criterion 을 적용함으로써 안정성이 보장되는 비행 잔여시간에 대한 한계치를 총 비행시간의 함수로 유도할 수 있었으며, Popov criterion 을 통해 얻는 결과에 비해 덜 보수적인 결과를 얻었다.
본 논문은 탄도미사일 방어의 위성센서 효용성에 대해 추정기법을 이용하여 설명한다. 탄도미사일은 고유 비행특성상 대응시간과 대응수단을 극히 제한시킨다. 이러한 점에서 조기경보 및 감시위성은 중요한 의미를 지닌다. 미사일방어 체계의 DSP 위성과 SBIRS에 의한 미사일 발사위치 불확실성(LPU)과 중간 비행 단계의 위치불확실성(MLU)을 확장칼만필터를 사용한 추정이론에 의해 분석하고, 비회전형 DSP에 의한 상태 추정값의 불확실성을 회전형과 비교하여 정량적으로 제시했다.
40% 축소형 스마트 무인기의 자율비행을 위한 자세 및 자세각속도 제어기를 설계하였다. 19개 설계점에서 축약된 시스템 운동방정식을 유도하였다. 운동방정식으로부터 설계요구 조건인 시간 응답을 만족 할 수 있는 제어기 이득을 해석적인 방법으로 선정하였다. 각 설계 점마다 구동기 및 통신 시간 지연을 고려한 안정도 여유를 구하였다 또한, 슬라이딩 모드 제어이론을 적용한 강건 제어기를 설계하여 선형 제어기와 성능 비교를 하였다. 설계된 제어기를 비선형 모델에 적용한 응답 결과로부터 제어 로직의 성능 및 적용 가능성을 평가하였다.
본 논문에서는 비행체 방어를 위해 널리 사용되고 있는 채프의 레이다 반사 단면적(RCS Radar Cross Section) 계산 방법에 대해 다루었다. 채프의 RCS는 바람, 비행체의 속도, 대기확산 속도 등에 따라서 달라진다. 채프를 레이다 사용주파수 대역에서 다이폴 안테나로 가정하고, 다이폴 안테나의 산란특성 분석을 통하여 RCS 값을 예측하였다. 본 논문에서는 다이폴 모델을 이용한 이론적 계산 결과와 전산모사를 이용하여 계산한 RCS를 비교하였으며 유사한 결과를 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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