• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권4호
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• pp.1-9
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• 2024

본 연구에서는 소형 유도무기에 적용된 직구동방식의 보이스 코일 구동장치의, 외력으로부터의 제어 강인성과 출력 데드존에 대한 응답성을 향상시키기 위한 제어 보상 기법 연구를 수행하였다. 비행체의 날개는 비행 상황에서 항력과 양력, 추력 등 다양한 비선형적인 외부 힘을 견디면서 명령 각도에 대한 최적화 제어를 수행하여야 한다. 적용하고자 하는 직구동방식의 소형 보이스 코일 구동장치는 무부하 상황에서 작은 전류로 제어가 가능하다는 이점이 있지만, 외력이 작용하는 상황에서 제어를 위한 사용 전류량이 급격하게 커져 제어 강인성이 떨어지는 단점이 있다. 이 문제를 해결하기 위해 오차에 대해 추가적으로 출력을 누적하여 보상해주는 시스템을 설계 및 적용하여, 외력이 작용하는 제어 상황에서의 구동장치 응답성을 개선하였고 실험을 통해 이를 입증하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권5호
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• pp.34-41
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• 2023

본 논문은 최근 각광받고 있는 소형 무인항공기에 결빙효과와 윙락 불확실성을 적용하고 여러 제어기법을 활용하여 자세 제어 시뮬레이션 수행하였으며 그 결과를 다룬다. 먼저 선정 기체인 BWB 형태의 소형 무인 항공기인 Skywalker X8 기체의 기본 형상과 결빙효과가 적용된 형상에 대하여 선형화를 수행하였다. 이후 MATLAB SimulinkⓇ를 활용하여 외란 관측기 기반 PID 제어, 모델 참조 적응 제어, 모델 예측 제어기법을 사용하여 기본 형상과 결빙효과가 적용된 형상에 대하여 roll 및 pitch 자세 제어 시뮬레이션을 수행한다. 또한, 기존 연구에서 진행되지 않았던 윙락 불확실성을 결빙이 적용된 형상에 동시 적용하여 시뮬레이션을 수행하였으며 각 제어기법의 성능을 비교 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권2호
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• pp.22-31
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• 2005

본 연구에서는 회전익 항공기의 수직 이/착륙 성능과 고정익 항공기의 고속/고효율 순항 비행 성능을 모두 가지는 Canard Rotor/Wing 항공기 최적 형상설계를 수행하였다. CRW 항공기의 특징인 로터/날개 가변 방식과 로터 회전 시 팁 제트를 통하여 회전력을 얻는 점 때문에 기존의 회전익 또는 고정익 사이징 프로그램만으로는 바로 적용이 어렵고 Reaction Driven 로터에 대한 해석 모듈의 추가와 회전익/고정익 비행 모드 해석이 혼합되어야 한다. 따라서 기존의 사이징 프로그램을 바탕으로 로터 성능, 덕트 유동, 엔진 유동 해석 코드를 연결하여 Reaction Driven 로터 성능 해석이 가능하게 하였으며, 비행체 외형상 특징과 임무별 비행특징이 반영되도록 사이징 프로그램을 개발하였다. 1500 lbs급 소형 무인기에 대하여 비행체 사이징을 수행하고 성능에 크게 영향을 미치는 설계변수를 파악하여 최적화 문제를 구성하였고 전역적 최적화 기법을 이용하여 최소 중량을 가지는 CRW 항공기의 최적형상을 도출하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권9호
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• pp.862-868
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• 2010

국내에서 미국과 상호항공안전협정 체결을 위해 소형 항공기를 개발 중이다. 연구 대상 항공기는 경량화를 위하여 전기체 복합재료가 적용되었다. 그러나 복합재 구조는 충격 손상에 취약하다. 따라서 본 연구에서는 항공기 복합재 구조의 손상 평가 및 유지 보수 기법 연구를 수행하였다. 탄소/에폭시 UD 라미네이트와 탄소/에폭시 패브릭 스킨-허니컴코어 샌드위치 복합재 라미네이트의 손상은 중량 낙하식 충격 시험기를 활용하여 모사되었으며 손상된 시편은 손상 부위 제거 후 외부 패치 적용 방안을 적용하여 수리하였다. 손상 전 시편, 손상 후 시편, 유지 보수된 시편의 압축 강도 시험 및 해석 결과를 비교하였다. 그리고 마지막으로 유지 보수 후 강도 복원 능력이 평가되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권1호
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• pp.99-104
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• 2009

본 연구에서는 스마트 무인기와 같은 소형 항공기 착륙 장치 낙하특성을 해석하고, 충격흡수효율 최적화를 위한 오리피스의 최적설계를 수행하였다. 스마트 무인기의 착륙장치의 방식은 미터링 핀이 없는 단순 유공압(oleo-pneumatic) 방식을 사용한다. 이 착륙장치를 상용 프로그램인 MSC ADAMS를 이용하여 모델링하였다. 해석 모델의 적합성을 확인하기 위해 해석된 결과와 시험 결과와 비교 검증 하였다. 해석 결과와 시험 결과는 잘 일치하였으며, 이를 통해 해석 모델이 본 낙하해석에 적합하게 모델링 되었음을 확인하였다. 검증된 해석 모델을 적용한 후, 오리피스의 크기를 변경하여 해석함으로써 가장 높은 효율을 가지는 최적의 오리피스 크기를 결정하였다.

• 항공우주기술
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• 제3권2호
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• pp.191-196
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• 2004

현재까지의 착륙장치의 연구동향은 대부분이 공기-유압식 완충기의 충격흡수 성능해석에 집중되어 있으며 이러한 연구내용을 판스프링식 복합재료 착륙장치의 해석에 적용하기에는 많은 문제점이 있는 실정이다. 공기-유압식 완충기의 충격흡수 특성은 착륙장치 구조물의 유연성보다 내부 구조의 설계 방식에 따라 영향을 받으나, 판스프링식 복합재료 착륙장치는 재료 자체가 지니는 탄성거동과 감쇠특성으로 충격흡수 역할을 수행한다. 따라서 구조물을 구성하는 재료의 선정 및 형상이 매우 중요하다. 본 연구에서는 실제 착륙장치의 충격 낙하 상태를 정확히 모사 할 수 있는 시험치구를 이용하여 현재 개발 중에 있는 고정식(fixed)복합재료 착륙장치가 갖고 있는 충격흡수특성, 탄성거동 및 감속특성 등을 파악하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.889-891
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• 2017

유상하중 수십 kg 수준의 무인기는 소형 왕복동 엔진이나 로터리 엔진을 사용하나 이들은 초기 구매 비용이 작다는 장점에 비해 운용 및 유지비용이 크다. 특히 소음이 심해 도심운용이 불가능하며, 진동으로 인해 탑재장비의 제한을 받는다. 이에 비해 가스터빈엔진은 운용 및 유지측면의 다양한 장점에도 불구하고 왕복동이나 로터리 엔진에 비해 연료소모율이나 출력당 중량이 크다는 단점이 있다. 본 연구는 이런 가스터빈엔진의 단점을 극복할 수 있는 레큐퍼레이터를 장착한 소형 터보샤프트엔진을 설계하는 것이 목적이다. 항우연이 기 개발한 틸트로터 항공기(TR-60)를 가상의 장착 기체로 상정하여 출력과 크기를 도출하였다. 본 논문에서는 이 엔진의 미션, 설계요구도 도출 및 설계절차와 초기 기준점 싸이클 설계 결과를 설명하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권3호
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• pp.251-257
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• 2012

무인기 및 유인기의 자동비행제어기는 다양한 비행성 규정, 안정도 여유 및 시간응답 특성에 대한 요구조건을 만족할 수 있도록 설계되어야 한다. 기존의 제어기 설계과정은 많은 시간과 시행오차를 수반하기 때문에 최적화 알고리즘을 활용하면 다양한 요구조건들을 충족시키는 제어기를 효율적으로 설계할 수 있다. 본 논문에서는 통합 최적화 제어설계 프로그램인 CONDUIT을 소형 무인기의 횡운동 SCAS 설계에 적용하여 그 효용성을 제시하였다. 최적화를 통해 설계된 롤 자세각 및 방위각 제어기는 시간응답특성만을 고려하여 설계한 기본제어기와 성능을 비교하고 분석하여, 최적화 기법을 적용한 제어기의 성능이 우수하고 다양한 비행성 요구조건을 충족시킬 수 있음을 확인하였다.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제32권1호
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• pp.225-285
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• 2017

무인항공기 규제 법률은 ICAO의 경우 1944년 '시카고협약'을 기준으로 'RPAS manual(2015)'에 상세하게 규정하고 있으며, 미국의 경우 '연방항공규칙 (14CFR), Public Law (112-95)', 독일의 경우 EASA의 Regulation (EC) No.216/2008을 기본으로 150kg 미만의 무인항공기의 경우 항공운송법, 항공운송명령, 항공운송허가명령 (무인항공기 운영규칙에 관한 법률에 의한 개정), 호주의 경우 '민간항공법 (CAA 1998), 민간항공규칙 101장 (CASR Part 101)'로 정하고 있다. 공통적으로 이러한 법률들이 규제하는 대상에 여가선용 목적의 모형항공기는 제외하고 있으며, 반드시 무인항공기를 통제할 수 있는 조종자를 두어야 하는데, 이때 조종자란 항공 기내가 아닌 지상에서의 조종과 통제를 하는 사람을 의미한다. 또한 무인항공시스템이라는 구조 하에서 조종자는 물론이고 무인항공기를 운용에 필요한 모든 관리 즉, 법률의 규정이 정하는 범위 안에서 안전하고 효율적으로 시스템을 운용하기 위한 모든 관리를 포함하는 것을 의미한다. 구체적 운용방식에 관하여는 각 나라는 25kg 이하의 항공기로 분류하여 규정하고, 호주와 독일은 그 이하의 중량에서 다시 세분화하여 규정하고 있다. ICAO는 시카고협약 제6부속서에 따라 상업적운용을 포함하여 일체의 일반항공 운용을 규정하고 있으며 RPAS 운용의 경우에도 적용된다. 다만, RPA를 이용한 여객운송은 제외하고 있다. RPA의 운용범위가 타국의 영공을 포함하는 경우 비행일 7일 이전에 해당 국가의 특별허가를 요건으로 하며, 이때 비행계획서를 함께 제출하여야 한다. 미국은 연방항공규칙 107장에 따라, 비레저용 소형무인기는 책임조종자 또는 관찰자의 시야 범위 내에서 (주간에만) 지표 또는 수면으로부터 122m(400피트)까지, 시속 161km (87노트) 이내로 운용 가능하다. 소형무인기는 다른 항공기에 경로를 양보해야 하고, 위험물질을 수송하거나 1인이 동시에 2대 이상의 무인기를 운용하는 것은 금지된다. 독일의 경우 무인항공기 운영규칙에 관한 법률에 따라 무인항공시스템과 무인모형항공기에 관한 규정(여가선용 용도 제외)은 공중충돌 방지의무와 더불어 지상의 안전 및 개인의 사생활 보호도 함께 고려되어 2017년 3월 제정되었다. 5kg 이하의 상업용 무인항공기는 종전의 규제규정을 완화하여 더 이상 허가를 요건으로 하지 않지만, 중량에 상관없이 모든 무인항공기는 지속적인 감시자와 조종자의 통제 범위 내에서 100m이하의 높이에서만 자유롭게 운용되어질 수 있다. 호주는 2001년 무인항공기를 규제한 첫 국가로 ICAO 및 FAA, EASA 등의 무인항공기 관련법제에 영향을 주었다. 2016년 개정을 통하여 저위험도로 고려되는 무인항공기의 운용에 대하여 활용성을 증대시키고자 '배제 무인항공기'라는 항목을 추가하여 규제조건을 완화시켰으며, 이에 해당하는 경우 상업적 목적이라 할지라도 특별한 허가 없이 운용할 수 있도록 하였다. 나아가 현재 규제의 유연성을 위하여 새로운 표준 매뉴얼에 대하여 논의 중이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권8호
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• pp.551-557
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• 2022

군용항공기는 노후화로 인해 LRU 개조가 필요한 경우가 많다. 최근 KA-O 공중통제기에 대해 사출좌석 교체 및 항공전자장비 추가 등 LRU 개조가 진행되면서 연료소비곡선 상의 항공기 운용 무게중심이 요구 사양 범위를 벗어나게 되었다. 이러한 범위를 벗어난 무게중심은 적절한 방법을 도입하여 수정해야 한다. 본 연구에서는 KA-O와 같은 군용 소형항공기의 LRU 개조로 인해 변경된 공허중량 무게중심을 수정하고 검증하는 절차를 제안한다. 제안하는 방법에서는 LRU 수정에 따른 공허중량 무게중심의 변화를 종합적으로 관찰한 뒤, 다수의 밸러스트를 엔진 설치대에 추가되어 연료소비곡선의 공허중량 무게중심을 안전한 작동 범위로 복원시킨다. 제안된 밸러스트 배치는 다양한 작동 조건에 대한 응력 및 피로해석을 통해 설치를 검증한다. 공허중량 무게중심 수정에 대한 공개 정보가 많지 않은 점을 고려할 때 본 연구는 항공기 개조 시 공허중량 무게중심을 수정하고 검증하기 위한 절차를 제시한다는 점에서 큰 의의가 있다고 사료된다.