• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권3호
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• pp.20-29
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• 2021

항공기 추진시스템 전동화, 분산추진기술, 자율지능기술의 발달로 전기추진 수직이착륙 항공기(eVTOL: Electric Vertical Take-off and Landing)를 활용한 도심항공교통서비스 구현 가능성이 높아짐에 따라 미국, 유럽 등 항공선진국들에서 전기추진 수직이착륙 항공기에 대한 인증제도 연구가 활발히 진행되고 있다. 2019년 유럽항공안전청이 수직이착륙 항공기를 위한 새로운 기술기준 SC-VTOL을 고시하는 등 근시일 내 인증제도 마련이 예상되나 국내 인증제도는 eVTOL 항공기의 개발과 시장 운용에 대비가 미비하다. 본 연구에서는 해외 eVTOL 개발과 인증제도 마련 동향을 조사하고, 미국/유럽의 제도개선 방향을 분석하여 국내에 관련 인증제도 마련을 위한 고려사항을 분석하였다. 이 후 SC-VTOL과 현행 국내 항공기기술기준을 비교분석하고 국내 eVTOL 항공기 형식증명/형식증명승인을 위한 방안을 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권9호
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• pp.691-701
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• 2020

본 논문은 전기 추진 수직이착륙 무인기의 형상에 적합하도록 회전익 모드에서 추진시스템이 고장난 상황을 대처하기 위한 컨벡스 최적화 기법 기반의 믹서를 제시한다. 각 모터 및 프로펠러의 고장 영향성을 분석하기 위하여 컨벡스 함수 성질을 이용하여 가용 조종력 집합을 계산하였으며 이를 도시하는 방법을 기술하였다. 조종력 할당을 최적화 문제로 정의하고, 실시간으로 최적해를 구하기 위하여 컨벡스 함수로 문제를 재정의하였다. 컨벡스 최적화 솔버를 사용하여 수직 이착륙 비행 모드의 믹서를 구현하였으며 조종력 할당 기법들의 성능을 가용 조종력 범위 집합으로 비교하였다. 최종적으로 비선형 6자유도 시뮬레이션을 통하여 타기법(의사역행렬 기법, 재분배의사역행렬 기법)과 비교 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권10호
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• pp.859-870
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• 2021

항우연은 eVTOL 항공기의 개념설계 및 기본설계를 위한 설계프레임워크를 개발하고 있다. 오픈소스 SUAVE 패키지를 활용하여 틸트 프롭 및 리프트 프롭을 갖는 Lift-Tilt 개념의 전기수직이착륙기에 대한 저충실도 임무분석도구를 개발하였다. 그 개발을 위하여 SUAVE의 프롭성능해석 기능을 검토하였다. 매 임무 세그먼트에서 트림해를 자동적으로 찾기 위해 병렬처리 및 실험계획법을 통한 전역최적화 기법을 적용한 알고리듬을 구현하였다. 동 도구를 사용하여 1인승급 전기추진 수직이착륙 유무인 겸용 개인항공기(OPPAV)의 임무분석을 수행하고 동 항공기의 기본설계데이터와 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권12호
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• pp.1011-1018
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• 2021

본 연구에서는 회전익기 통합해석 코드인 CAMRAD II를 이용하여 동축 동회전 로터(적층 로터)의 모델링과 제자리 비행 성능해석을 수행하였다. 본 연구는 주요 설계 변수인 방위각 위상차와 상/하단 로터 사이의 간격을 적절히 고려하여 동축 동회전 로터를 모델링하였으며, 기존 동축 반전 로터의 상단 로터의 토크 값을 동축 동회전 로터의 트림 목표 값으로 이용한 트림 기법 및 동축 반전 로터의 전체 추력 값을 트림 목표 값으로 이용한 트림 기법에서 제자리 비행 성능해석을 각각 수행하였다. 토크 트림 기법을 이용하였을 시 전체 로터의 추력은 -10°의 방위각 위상차에서 1.84% 최대화되었고, 추력 트림 기법을 적용하였을 때에는 전체 로터의 동력은 20°의 방위각 위상차에서 4.53%만큼 최소화되었다. 본 연구를 통하여 전기동력 수직 이착륙기에서 활용될 수 있는 동축 동회전 로터의 제자리 비행 성능이 방위각 위상차의 값에 따라 변화될 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권12호
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• pp.1097-1107
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• 2015

일반적인 수직이착륙 항공기는 높은 출력대 중량비의 가스터빈엔진을 사용한다. 그러나 높은 연료 소모율로 인해 소형 항공기에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 직렬 하이브리드-전기 추진시스템을 대안으로 제안하였으며, 시스템을 구성할 소형엔진과 전기모터, 배터리에 대한 기술조사 비교분석을 수행하였다. 연구를 위한 고정익 수직이착륙 무인항공기로 I사(社)의 65 kg급 수직이착륙 P-무인기를 사용하였다. 개발한 발전제어 및 전력제어 알고리즘의 타당성과 항속시간을 예측하기 위해 Matlab/simulink$^{(R)}$를 이용한 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 알고리즘이 비교적 잘 작동하는 것을 확인하였고, 직렬 하이브리드-전기 시스템이 임무형상을 만족하는 7시간의 항속시간을 충분히 만족 할 수 있을 것으로 예측하였다.

• 한국항공운항학회지
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• 제31권1호
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• pp.11-17
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• 2023

In this study, the correlation analysis between total system error and environmental factor variables was performed to confirm the effect on the performance of the integrated navigation system by various environmental factors. To collect flight data of hybrid vertical take-off and landing UAVs, scenarios including various turning sections and straight sections such as left turn, right turn, turning rate, and path change angle were selected, and environmental data of wind direction, wind speed, temperature, air pressure, and humidity were collected in real time through weather station. As a result of the correlation analysis between the collected flight data and environmental data, it was concluded that the performance of the integrated navigation system by environmental factors within the collected data was not significant affected and was robust.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권9호
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• pp.599-608
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• 2022

로터 시스템을 사용하는 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, UAM)는 이착륙 시 버티포트(Vertiport)에서 지면 효과를 경험하게 된다. UAM의 안전한 운용을 위해서는 지면 효과가 비행체의 공력성능에 미치는 영향성이 선행적으로 분석되어야 한다. 본 연구에서는 Lattice Boltzmann Method (LBM)를 적용하여지면 효과가 동축 반전 프로펠러를 장착한 쿼드콥터 형상 전기동력 수직이착륙기 전기체의 공력성능 및 후류 구조에 미치는 영향을 분석하였다. 동축 반전 프로펠러 시스템의 상하부 프로펠러에서 지면 효과 영향성은 상이하게 관찰되었다. 지면과의 이격 거리가 변화하더라도 상부 프로펠러의 성능에는 큰 변화가 없었지만, 지면과 가까워질수록 하부 프로펠러에서는 평균 추력과 토크 값이 크게 증가하였다. 또한 이격 거리가 감소함에 따라 추력 변동의 진폭이 증가하는 경향성이 나타났다. 지면 효과에 의해 프로펠러 후류는 하류 방향으로 충분히 전파되지 못하고 지면을 따라 발달한 Outwash 흐름에 의해 확산되었다. 프로펠러 시스템 사이에서 지면 확산 유동이 충돌하는 분수 와류(Fountain Vortex)의 형성을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권2호
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• pp.26-37
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• 2023

도시 교통 혼잡과 환경 문제에 대한 대안으로 차세대 비행체 Urban Air Mobility(UAM) 항공기 개발이 주목받고 있다. 이를 위해, UAM 항공기가 수직이착륙할 수 있는 플랫폼인 버티포트(Vertiport) 역시 논의되고 있다. 버티포트로 인한 지면 효과는 UAM 항공기의 공력과 소음 특성에 직접적인 영향을 미친다. UAM 항공기는 인구가 밀집된 도심에서 운용되므로 엄격한 소음 규제가 예상되므로, 설계단계에서 공기역학적 현상과 공력 소음의 정밀한 예측이 요구된다. 본 연구에서는 Lattice-Boltzmann Method(LBM) 시뮬레이션과 투과면 기반의 Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H) 음향상사법을 이용하여 지면 효과에 대한 공력, 유동장, 원거리 소음 방사 특성을 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권12호
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• pp.819-828
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• 2022

본 연구는 일반적인 쿼드 틸트 로터 타입의 전기 추진 수직이착륙 항공기에 대하여 배터리의 성능에 따른 기체 사이징의 민감도를 분석하였다. Uber Elevate와 NASA가 제시한 임무 요구도를 기반으로 초기 기체 사이징을 수행하였으며, 200Wh/kg~400Wh/kg의 배터리 팩 기준 비에너지와 4C~5C의 연속 방전율 범위에 대하여 항공기의 총 중량은 5,000lb~11,000lb으로 예측되었다. 기체 총 중량을 7,000lb를 가정 시 가용 출력과 가용 에너지 측면에서 각각 요구되는 배터리 사양을 도출하였으며, 배터리 비에너지와 방전율의 영향을 분석하였다. 배터리 팩 고장 및 프롭 로터 고장과 같은 조건을 고려하여 배터리 최대 방전율 또한 제시하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권1호
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• pp.29-36
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• 2024

최근 도심항공모빌리티(Urban Air Moility, UAM)의 개념이 미래항공모빌리티(Advanced Air Mobility, AAM)으로 확장되면서 틸트로터형 수직 이착륙기에 관한 연구개발이 활발하다. 틸트로터의 경우 수직비행과 수평비행 사이에 천이비행을 하게 되는데 천이비행 구간의 비행 안정성을 확보하기 위해 블레이드 피치각 제어시스템을 활용할 수 있다. 또한 개별 블레이드 제어(Individual Blade Control, IBC)를 통하여 천이비행 구간 동안 발생하는 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 전기-기계식 구동기 기반 블레이드 피치각 제어시스템의 개별 블레이드 제어를 위한 외란 관측기와 시간 지연제어기를 설계하고 수치 시뮬레이션을 통해 설계한 제어기들의 성능을 비교분석한다.