• Current Industrial and Technological Trends in Aerospace
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• v.5 no.1
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• pp.75-92
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• 2007

2002년 프론티어사업의 일환으로서, 10년간 1200억의 예산으로 미래형 신개념비행체 기술개발사업을 시작한 스마트무인기사업은, $2002{\sim}2003$년 수행한 개념연구를 통해 미래형 신개념 고속 수직이착륙 항공기 개념으로서 틸트로터 개념을 선정하고 이의 개발에 매진하고 있다. 사업단에서는 우선, 항공 선진국에서 지난 반세기 동안 시행한 다양한 비행체 개념연구결과에 대해 자체적인 비교 분석 및 국제공동 연구를 근간으로하여, 당시 틸트로터에 필적하는 가능성을 보였던 스탑트로터(보잉사), 복합자이로콥터(카터콥터사) 개념이 아닌, 틸트로터 비행체의 기술개발을 결정하게 되었다. 각각의 비행체 개념이 갖는 위험성과 도전성, 그리고 소요기술, 설계특성, 개발 위험도 등에 대한 면밀한 분석을 기초로 한 사업단의 체계적 의사결정은 주효했다. 스탑트로터개념은 비행시험의 잇단 실패와 지연/잠정 중단사태가 이어졌고, 복합자이로콥터 또한 잇단 비행사고로 2002년 기록한 148kts를 능가하는 고속성능 시현에 지금까지 실패함으로써, 실용화 가능한 고속수직이착륙기로서의 검증을 위해서는 해결해야할 기술적 과제가 많이 남아있음을 보여주고 있다. 반면, 틸트로터 개념의 경우 V-22의 설계 수정형에 대한 성공적인 비행시험완료 및 인증획득으로 전면양산승인이 2005년 결정되어 458대가 (미해병대(360), 해군(48), 공군(50)) 납품될 예정이고, 2010년 인증획득을 목표로 민수용으로 개발중인 BA609의 순조로운 비행시험진행, 무인기로 개발된 Eagle Eye 기술시현기의 비행 시험성공과 2003년 미 해양경찰청으로부터 Deep Water 프로그램의 장거리 순찰임무 주력기종 선정과 같이 군용, 상용, 무인용 고속 수직이착륙 시장의 전 방위적 진입이 현실화되고 있다. 이에 따라 항공업계의 반응은 2가지 방향으로 나뉘고 있다. 하나는 유럽의 ERICA 프로그램과 같이 틸트로터 기술 개발을 서두르자고 주장하는 방향이고, 다른 하나는 시콜스키의 X2 프로그램과 같이 틸트로터와는 차별화된 독자적인 고속 수 직이착륙 비행체 개념 개발을 시도하는 것이다. 이러한 배경으로 국내 독자적인 기술력으로 지난해까지 일구어낸 성공적인 스마트무인기 상세설계 종료 및 축소형 비행체 전환비행성공은 그 의의가 매우 크다고 할 수 있다. 본 논문은 틸트로터 개발사를 통해, 신개념 비행체 개발의 어려움과 교훈을 알아보고, 세계에서 2번째로 틸트로터 기술을 개발하고 있는 스마트무인기 사업의 현황과 기술적 특징 및 의의의 정리, 그리고 틸트로터의 대안으로 진행중인 새로운 고속 VTOL 비행체 연구현황에 대한 소개 와 간단한 기술적 평가를 포함시켰다.

• Current Industrial and Technological Trends in Aerospace
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• v.4 no.1
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• pp.55-60
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• 2006

헬리콥터와 같은 전통적인 수직이착륙항공기는 이착륙시 활주로가 필요로 하지 않는 장점이 있으나 고 속비행 및 고고도 성능에 있어서는 고정익기에 뒤떨어진다. 고효율의 엔진개발에 따라 고정익 항공기가 최 대속도 및 성능이 비약적으로 발전한대 비해, 헬리콥터의 최대속도는 160 ~170 kts (300~315 km/h) 수 준으로 제한되어왔고 장거리 운항에서 필수적인 고고도 운항능력에 있어서도 4km 이상의 고도에서 효율 적인 비행을 수행하는 데에는 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 지난 반세기 동안 다양한 신개념 비행체 연 구가 수행되었다. 스마트무인기기술개발사업단에서는 항공선진국의 이러한 연구개발동향 및 그 결과를 종 합하여 미래적 신개념 비행체 대안을 모색하였고, 그 결과 틸트로터 개념을 선정하여 상세설계를 종료한 상태이다. 이러한 경과에 대한 요약과 현재 활발히 진행중인 항공선진국의 미래형 수직이착륙 항공기 개발 기종의 현황, 성능비교를 통해 고속, 고고도 수직이착륙 항공기 개발에 관한 세계적 추세와 본 사업의 연관 성을 고찰해 보았다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.7 no.4
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• pp.19-26
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• 2003

In this paper, the result of the conceptual study of a tipjet driven propulsion system is presented. The concept of a tipjet driven propulsion system is to employ tipjet as power source to drive a rotor Because the vehicle is supposed to takeoff and land vertically, a rotor system, which has tipjet nozzles, is adopted to fly like a helicopter. Exhaust gas, which is generated by an engine, Passes through an internal duct system and divided into four blade ducts. The design code is consists of two parts, engine model and internal duct model. Inside a rotating duct, compressible flow is affected by two additional force terms, centrifugal force and coriolis force and they govern the performance in rotary mode, The intention of this paper is to address the issues associated with sizing and optimizing configurations of a tipjet driven propulsion system especially in rotary wing mode.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.7 no.3
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• pp.38-44
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• 2003

In this study, a performance model of the smart UAV propulsion system with ducts, tip jets and variable main nozzle, which has flight capability of the rotary wing mode for the take-off/landing and low speed forward flight as well as the fixed wing mode for high speed forward flight, has been newly developed With the proposed model, steady-state performance analysis was performed at various flight modes such as rotary wing mode, fixed wing mode, compound ing mode and altitude as well as at flight speed conditions. In investigation of performance analysis. it was noted that the operational capability of the propulsion system was limited due to the duct losses depending on each flight mode, and the limitation with the altitude variation case had much greater than that with the flight speed variation case.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.177-182
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• 2003

In this study, a performance model of the Smart UAV propulsion system with ducts, tip jets and variable main nozzle, which has flight capability of the rotary wing mode for the take-off/landing and low speed forward flight as welt as the fixed wing mode for high speed forward flight, has been newly developed. With the proposed model, steady-state performance analysis was performed at various flight modes and conditions, such as rotary wing mode, fixed wing mode, compound wing, mode altitude and flight speed. In investigation of performance analysis, it was noted that the operational capability of the propulsion system was limited due to the duct losses depending on each flight mode, and the limitation with the altitude variation case has much greater than that with the flight speed variation case.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.15 no.1
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• pp.72-79
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• 2021

In this study, as part of the development of an autonomous flying personal aircraft, an equivalent model of the main wing assembly of an Optionally Piloted Personal Air Vehicle (OPPAV) was developed. Reliability of the developed equivalent model was verified by eigenvalue analysis. The main wing assembly consisted of a main wing, an inboard pod, and an outboard pod. First, for developing an equivalent model of each component, components to produce the equivalent model were divided into several sections. Nodes were then created on the axis of the equivalent model at both ends of each section. In addition, static analysis with unit force and unit moment was performed to calculate the deformation or the amount of rotation at the node to be used in the equivalent model. Equivalent axial, bending, and torsional stiffness of each section were calculated by applying the beam theory. Once the equivalent stiffness of each section was calculated, information of a mass and moment of inertia for each section was entered by creating a lumped mass in the center of each section. An equivalent model was developed using beam element. Finally, the reliability of the developed equivalent model was verified by comparison with results of mode analysis of the fine model.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.41 no.1
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• pp.31-39
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• 2013

A Quad Tilt Wing UAV is a new concept hybrid UAV having the advantages of both fixed-wing and rotary-wing aircraft. This paper presents longitudinal flight dynamic characteristics of a Quad Tilt Wing UAV. The designed Quad Tilt Wing UAV is a configuration of a tandem wing type aircraft with an actuating motor and propeller mounted at each wing. Momentum theory is used to calculate the thrust, and nonlinear modeling is performed considering lift and drag generated by slip stream effect of propellers. Also, Force and moment variation at each tilting angle is considered. Static trim on longitudinal axis is analyzed via numerical simulation. Componentwise force contribution was analyzed at each trim mode. Dynamic characteristics were evaluated through eigenvalue analysis for a linear model at each flight mode. It is verified that longitudinal dynamic characteristics are changing from unstable to stable state by continuous transition of dominant poles.

• The Journal of Korea Robotics Society
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• v.3 no.1
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• pp.52-57
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• 2008

A completely new flying machine is developed and the details for practical implementation is suggested. The proposed machine contains no moving parts so that it can be operated in noiseless manner. This paper presents some operational principles of the flying machine as well as the overall process of designing the basic ionic flyer model. The validation of the model is checked by experiments of test flights. Also, two conceptual design results for practical implementation are introduced with the derivation of design parameters. The application field is expected to include indoor secrete surveillance as well as ion propulsion.