• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.9 no.1
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• pp.7-11
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• 2015

최근 무인기와 초소형비행체를 위한 프로펠러 연구수요가 증가하고 있다. 일반적인 프로펠러와 다른 점은 저 레이놀즈수 유동조건에서 구동된다는 점이다. 본 연구는 저 레이놀즈수 유동조건에서 비행하는 인간 동력 항공기를 위한 프로펠러 공력설계 및 성능해석에 관한 연구다. 저 레이놀즈수 유동조건에서 발생하는 공력천이현상을 고려한 3차원 공력특성 변화를 정확히 반영하지 못하는 상용 프로그램의 단점을 보완하여 프로펠러 공력설계 및 성능해석이 가능한 프로그램을 개발했다. 개발된 프로그램으로 인간 동력 항공기 설계요구조건에 충족하는 프로펠러 공력설계 및 성능해석을 수행하였다. 또한 프로펠러 회전수와 장착각도 변화에 따른 성능변화를 예측하여 비행당시 상황에 따라 비행 가능한 성능출력이 가능하도록 하였다.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• v.9 no.2
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• pp.1-6
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• 2015

태양광 고고도 장기체공형 무인기나 인간동력 항공기 등에 사용되는 높은 종횡비를 가진 유연날개는 공력 및 구조 상호작용으로 인하여, 구조적 비선형 처짐 및 양력감소 등의 문제가 발생한다. 본 연구에서는 저속 비행하는 높은 종횡비를 가진 날개의 단방향 공력-구조 연계해석을 수행하였다. XFOIL을 사용하여 공력천이현상을 포함한 저 레이놀즈수 익형 공력특성 자료 확보를 기반으로 3차원 양력선 이론을 사용하여 공력해석 연구를 수행했다. 구조해석은 상용소프트웨어 ANSYS를 사용하여 구조변형이나 응력해석 연구를 수행했다. 단방향 공력-구조 연계해석 결과를 바탕으로 인간동력 항공기 주 날개의 형상설계 연구를 수행했다.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.12 no.2
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• pp.209-220
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• 2013

The process of designing and building a human-powered aircraft (HPA) and its performance analysis are introduced in this paper. Light Bros, the Chungnam National University HPA team, has developed Volante, a HPA, to compete in the 2012 exhibition of human-powered aircraft hosted by Korea Aerospace Research Institute. The power train system is composed of a two-blade propeller and Bevel-type gear and the ground test bed is built to simulate the operation. A study has been made to find a efficient propeller based upon the test result of thrust and power available from a pilot under various propeller conditions and running time. The load and structural analysis is conducted for the glider-shaped wing made of composite material which has very high aspect ratio. The spar is analyzed using finite element modeling followed by the comparison of its displacement and strain on structural test. As a result, the performance and safety is confirmed.

• Proceedings of the ESK Conference
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• 1992.10a
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• pp.22-25
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• 1992

항공산업은 그 특성상 고도의 신뢰성, 안정성이 요구되며, 이를 충족시키기 위하여는 복잡하고 정밀한 구조를 가져야 하므로 다른 산업제품과는 비교가 안될 정도로 그부가가치를 가지고, 타 산업에의 기술 파급 효과가 역시 지대하다. 따라서, 우리나라와 같이 부존자원이 빈약하나 인적 자원이 우수하고 풍부한 나라에서는 자원절약형 산업인 항공산업의 타당성을 검토, 장기적인 육성방안을 수립하여 추진하는 것은 시대적인 요구라 할 수 있다. 이러한 요구에 따라 국방과학연구소에서 공군의 초, 중등훈련기 개발을 추진 중에 있음은 KFP(Korea Fighter Program)사업과 함께 매우 중요한 의미을 갖는다. 이와 같은 시점에서 한국인의 인체특성에 보다 적합한 항공기의 개발은 가장 시급한 과제이며, 이 문제점을 극복하기 위한 기본연구로 조종실 내부설계에 필요한 기준점 및 치수, MIL-SPEC에서 규정하고 있는 기준치를 분석하였으며 실제 항공기(F-5, F-4, F-16)칫수를 측정하여 이를 정면도, 측면도, 평면도로 제시하고, 항공기 제어계통인 조종간, 동력제어기, 러더페달 및 조종석의 실제 측정치와 공군 조종사의 인체측정치를 비교, 평가하였다. 또한 전투기들의 정면 계기판과 좌, 우측의 제어판의 표시장치 및 조작기들을 기능별로 구분하여 각 요소별 제한조건 및 설계지침들을 비교, 분석하였다.

• Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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• v.21 no.1
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• pp.62-67
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• 2013

Human Powered Aircraft (HPA) should be light in weight and have high efficiency because power source of propulsion is human muscles. Airframe structure takes up most of empty weight of aircraft, so weight reduction of structure is very important issue for HPA. In this paper, design/analysis/test procedures for ultra light weight structure of the HPA developed by Korea Aerospace Research Institute (KARI) are explained briefly. Structural design is conducted through case studies on HPA in the USA and Japan. Loads analysis is performed to calculate design loads which is needed for structural design and analysis. Structural analysis is conducted for structure sizing. Static strength test of main wing spar which is primary structure of wing is performed to verify structural integrity.

• Current Industrial and Technological Trends in Aerospace
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• v.4 no.2
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• pp.55-67
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• 2006

20세기에 탄생한 동력비행기는 인간의 이동능력을 비약적으로 향상시켰다. 인류의 미개척지였던 항공분야의 발전은 지속적인 기술개발을 통해 더 빨리, 더 멀리, 더 높이 향하기 위해서 계속 나아가고 있다. 이러한와중에 최근에 괄목할 만한 성장을 이룬 컴퓨터와 소프트웨어 산업의 발전은 비행임무에 따라 위험성이 높거나, 사람이 하기 힘든 반복적이고 지루한 비행을 대신하기위한 로봇 비행체 즉, 무인항공기의 개발을 가능하게 하였다. 무인항공기의 탄생 초기에는 조종사의 희생을 줄이기 위해 군사 분야에서 주로 사용되었으나, 산림감시나 해안정찰, 기상관측, 재난관측, 조난자 수색 등 민수분야의 임무로 점차 활동영역이 넓혀지고 있다. 현재 무인항공기에 탑재된 인공지능의 수준은 안정된 비행이 가능하도록 하는 자동조종(autopilot)과 주어진 비행경로를 추종하기위한 항법유도(Navigation & Guidance)정도이며, 비행 중 발생하는 비상상황에 대처하기 위한 의사판단은 지상의 조종자에 의해 결정된다. 앞으로는 계획되지 않은 상황을 맞이했을 때 무인기 스스로 판단하여 경로를 변경하고, 동시에 여러 무인기들과 협력하여 임무를 수행함으로써 임무효율을 높이는 방향으로 인공지능의 수준이 향상될 것이다. 본 논문에서는 최근의 무인항공기 개발추세와 이들 무인기에 고려되고 있는 제어기에 대해 살펴보고, 향후 무인항공기에 적용될 자율비행 알고리듬과 제어기 시스템의 개발동향에 대해 고찰하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.31 no.4
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• pp.183-190
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• 2018

This paper presents optimization of the main spar of Human-Powered Aircraft (HPA) wing. Mass minimization was attempted, while considering large torsional deformation of the beam. Sequential Quadratic Programming (SQP) method was adopted as a relevant tool to conduct structural optimization algorithm. An inner diameter and ply thicknesses of the main spar were selected as the design variables. The objective function includes factors such as mass minimization, constant tip bending displacement, and constant tip twist of the beam. For estimation of bending and torsional deformation, the geometrically exact beam model, which is appropriate for large deflection, was adopted. Properties of the cross sectional area which the geometrically exact beam model requires were obtained by Variational Asymptotic Beam Sectional Analysis (VABS), which is a cross sectional analysis program. As a result, maintaining tip bending displacement and tip twist within 1.45%, optimal design that accomplished 7.88% of the mass reduction was acquired. By the stress and strain recovery, structural integrity of the optimal design and validity of the present optimization procedure were authenticated.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2011.11a
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• pp.1-2
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• 2011

최근 많은 분야에 무인시스템이 도입되고 있다. 초기에는 산업분야에서 인간이 하기 힘들거나 위험한 작업을 대신하는 단순 반복적인 자동화기술이 대부분이었으나, 최근에는 전자통신 기술발달에 힘입어 무인자동차, 무인항공기, 무인잠수정, 무인선박 등이 연구 개발되고 있다. 본연구에서는 자율형 소형무인선을 개발하고자 하였으며, 이와 관련하여 인터넷기반의 무선통신제어, 동력 추진 조타 냉각시스템, GPS 영상 헤딩센서 등 센싱시스템, 자율운항을 위한 제어기설계, GUI 등을 연구하였다. 아울러, 해상실험을 통해 유효성을 검증하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.42 no.4
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• pp.298-304
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• 2014

The lifting-line method based on Weissinger's method is extended to be able to analyze the ground effect. The method is applied to predict the variation of aerodynamic performance due to ground effect for the elliptic wing with aspect ratio of 10 and the wing of human powered aircraft. While the vortex strength of the wing increases slightly, the downwash decreases significantly as the wing approaches to the ground. For the wing of human powered aircraft, the increment of lift at the height of 2m is 5% than the lift outside the influence of ground effect. The decrease of induced drag at the height of wing span is 10% and at the height of 2m is 55% than that out of ground effect.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.47 no.2
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• pp.98-106
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• 2019

Human-powered aircraft has wings with a shape of high aspect ratio which results in large bending displacement. This paper aims to improve the structural limitation by changing an incidence angle of the wings. The tendency change of bending displacement at the wing tip is observed assuming that airfoil and cross-sectional shape of the wing is fixed, and amount of the total lift generated is satisfied. Quasi-steady lift, drag and the aerodynamic moment are distributed with regard to sections of the wing. Those are analyzed using a numerical nonlinear lifting-line method and 'geometrically exact beam' (GEB) program in EDISON. 'Variational Asymptotic Beam Sectional Analysis' (VABS) program is used to check if the present wing is structurally solid. Furthermore, the predicted tip deflections are verified by comparing with DYMORE.