• 한국항공우주학회지
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• 제38권11호
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• pp.1049-1059
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• 2010

본 연구는 헬리콥터 블레이드 플랜폼의 공력최적 설계를 다루었다. 블레이드 3차원 공력형상 설계단계에서 결정해야하는 주요 설계 요소를 정의하고 B$\acute{e}$zier 곡선 등을 이용하여 매개변수화 하였다. 매개변수화와 설계 구속조건은 경험적 요소와 노하우를 반영하여 산업체나 연구소 등에서 사용하고 있는 설계기법을 활용하여 정의하였다. 호버링 FM과 전진비행 등가 양항비를 최적설계 문제의 목적함수로 반영하였다. 유도된 비선형 최적화 문제는 SQP기법으로 풀이하였으며 응용연구를 통해 본 연구의 기법으로 블레이드의 익형배치, 비틀림 및 시위분포 등 중요한 플랜폼 형상을 효과적으로 설계할 수 있음을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권8호
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• pp.678-687
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• 2012

우천, 안개 낀 날씨 및 먼지 등에 의해 시계가 확보되지 않는 비행 환경에서의 헬리콥터의 안정성(stability) 및 비행성(flying quality)을 향상시키기 위해 모델 역변환 제어(Model Inversion Control) 방식의 전자식 비행제어시스템(Fly-By-Wire Flight Control System)의 적용은 필수적이다. 선진 항공사인 미국의 Bell-Sikorsky사와 유럽 컴소시움인 NHI(NH Industries)사는 FBW 비행제어시스템을 V-22와 NH-90의 헬리콥터 양산에 적용한 바 있다. 본 논문에서는 BO-105 모델을 기반으로 CONDUIT(Control Designer's Unified Interface)을 활용하여 제자리 비행영역에서 모델 역변환 비행제어법칙을 설계하였으며, 헬리콥터 비행조종성 국제규격인 ADS-33E-PRF을 기준으로 평가하였다. 설계된 비행제어법칙을 CONDUIT과 HETLAS(HElicopter Trim Linearization And Simulation)를 기반으로 평가한 결과, ADS-33E-PRF에서 제시하고 있는 예측 조종성(predicted handling quality) 규격에 대해 비행조종성 Level 1을 만족시킬 수 있었다.

• Composites Research
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• 제35권5호
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• pp.340-346
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• 2022

본 연구에서는 복합재료 블레이드에 대한 최적 구조설계 프레임워크를 구성하고, 이를 헬리콥터 블레이드에 적용하여 최적 구조설계를 수행하였다. 단면 형상의 경우 C형 및 D형 스파를 선택할 수 있게 구성하였으며, 최적설계 프레임워크는 유전자 알고리즘과 입자 군집 최적화 알고리즘을 결합한 PSGA를 활용하였다. 단면의 기하학적 모델링은 B-spline을 이용하여 구현하였고, 유한요소 모델 생성 프로그램 Gmsh를 통해 단면 유한요소모델을 만든 뒤 단면 해석 프로그램인 Ksec2D를 사용하여 구조해석 결과를 도출하였다. 본 최적설계 프레임워크를 HART II 블레이드에 적용하여 최적 구조설계를 수행한 결과, C형 스파 모델은 기준 형상 대비 무게 7.39%, D형 스파 모델은 6.65% 감소하였으며, 이때 전단중심은 모두 공력중심과 인접한(5% 이내) 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 일반적인 헬리콥터 블레이드의 단면에 적용할 수 있는 최적 구조설계 프레임워크의 유효성을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권8호
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• pp.56-64
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• 2005

모형헬리콥터를 이용한 무인항공기 설계를 위해 비선형 형태의 수학적 모델이 선행되어야 한다. 모형헬리콥터는 실기 헬리콥터에 비해 회전수가 훨씬 높으며 따라서 동특성도 실물기에 비해 훨씬 빠르다는 차이점이 있다. 본 논문에서는 축소형 헬리콥터의 수학적 모델링에 필요한 정식화과정으로서 복잡성을 최소화하면서도 실제의 동특성에 잘 부합하도록 각 구성요소별로 계산한 후 전체로 합산하는 방법을 제시하였다. 제자리 비행과 전진비행에서 수치계산을 통해 트림 값들을 계산하고 제자리 비행조건에서 선형 시스템을 해석하여 모형헬리콥터의 비행모드를 분석하였다. 계산결과 일반적인 경향은 몇 가지 작은 부분 이외에는 대체로 다른 연구결과와 비슷하였다. 이 과정을 검증하기 위해서 비행시험을 수행하여 시스템식별에 의한 결과와 비교하는 연구가 후속 수행될 예정이다.

• Composites Research
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• 제22권2호
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• pp.30-36
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• 2009

본 논문에서는 헬리콥터 착륙장치를 위한 복합재료 토크링크를 개발하기 위한 설계 기법을 제시하였다. 복합재 토크링크는 헬리콥터 착륙장치의 충격흡수부의 정렬을 위해 장착되는 장치로서 가벼우면서도 강성이 커서 외부하중에 대해 최소의 변형량을 가져야 한다. 또 가격적인 측면을 고려한 복합재 구조물 제조 공정(RTM: 수지충전공정)이 반영되어 대량생산이 가능한 구조 및 형태를 가져야 한다. 본 논문에서는 복합재 구조물 제조 공정과 동일한 공정으로 시편을 제작하여 설계에 필요한 기계적 특성을 얻었으며, 유한요소해석을 통하여 복합재 토크링크에 대한 최적 형상설계를 수행하였다. Lug 형태를 가지는 두꺼운 복합재료 구조물인 복합재료 토크링크의 설계를 위해서는 ABAQUS의 3D Layered Solid 요소로 구성된 유한요소모델을 활용하여 복합재료의 두께방향을 포함한 강도해석을 수행하였으며, Rigid-Deform 구속조건의 접촉문제를 고려한 비선형 정적 해석을 반복적으로 수행하여 주어진 정강도 요구조건을 만족시키는 복합재 토크링크를 설계하였다.

• 한국항공운항학회지
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• 제16권4호
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• pp.1-11
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• 2008

This research presents a study for the knowledge-based configuration design development of a RC (remote control) helicopter. Parametric design and knowledge based design concepts are introduced for rapid design changes and analyses using commercial CAD software, CATIA(R) Knowledgeware module. It is crucial for RC helicopter design because it enables rapid conceptual design through instant configuration changes. Positions and dimensions of RC helicopter parts were used as design parameters. As an example, positions of CG(center of gravity) points were traced and plotted as the configuration changes. Further research should be performed in areas of user interfaces and web-based multi-user environments instead of using Excel data sheets.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제16권6호
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• pp.779-788
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• 2013

The load requirements should be known to design mechanical structure. This paper proposes a generation method of load requirements using U.S. military specification to design the external mounting structure of the helicopters of which the flight environments such as aerodynamic forces and inertia forces are unknown. In this study, the load requirements which were applied at the design of the pod structure for helicopter captive flight test could be computed by using this method. The validation of proposed method was confirmed from the test flight using developed pod system.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권1호
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• pp.33-38
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• 2005

로터 블레이드 가진 주파수에서의 가진력이 헬리콥터 진동의 주요 요인이다. 이 로터 블레이드 가진 주파수는 일반적으로 10~30 Hz 영역이고 관심 기체 모드들도 이와 유사하다. 그런데 해외 제작 헬리콥터 전방 끝단에 무거운 센서를 장착하는 것은 기체의 동적 특성 변화를 가져와 로터 가진 주파수와 공진을 유발할 수 있다. 전 기체의 동적 특성에 변화를 유발하지 않도록 하기 위해, 무거운 센서를 어떻게 장착할 것인지를 개념적 접근 및 유한요소 해석을 통해 결정하였다. 센서 마운트 시스템이 장착된 전 기체의 지상 진동시험 결과는 장착 설계가 타당함을 보여준다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.564-570
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• 2003

본 논문에서는 동력학이 비선형이고, 상태가 불명확하거나 시간에 따라 변화하는 헬리콥터 시스템의 제어를 위해 TSK 퍼지시스템을 이용한 적응 퍼지제어기 설계 방법을 제안한다. 논문에서 제안한 적응 퍼지제어기는 규범모델의 출력을 시스템의 출력이 추종하도록 퍼지제어기 파라미터를 직접 조정하는 규범모델 적응 퍼지제어기이다 또한 Lyapunov 함수를 이용하여 폐루프 시스템의 안정성을 보장하면서 최적인 적응법칙을 유도하였다. 실험실용 모델 헬리콥터 시스템에 대한 실험에서 시스템에 외란이 가해질 때, 제안되고 설계된 적응 퍼지제어기는 적응이 없는 퍼지제어기에 비해 시스템의 상태변화에 성공적인 제어가 실행됨을 보여주었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권8호
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• pp.951-958
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• 2011

In this paper, the purpose is to investigate the vibration characteristics and the design of resonance avoidance of the unmanned helicopter master. Based on the Euler-Bernoulli beam theory for helicopter master, the equation of motion is derived by using extended Hamilton's principle. It was studied about the natural frequency of helicopter master as the design variances(tip mass, length and diameter of master). Also, it was compared the theoretical results for natural frequency with the results of FE analysis. The results of this study showed the vibration characteristics of helicopter master for the design of resonance avoidance.