• 항공우주기술
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• 제3권1호
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• pp.9-15
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• 2004

본 논문에서는 무인비행선 비행제어시스템의 HILS(Hardware-In-the-Loop-Simulation) 시스템 개발 결과를 소개한다. HILS 시스템은 비행선 제어를 위해 설계된 비행제어컴퓨터의 지상시험을 위해 개발되었다. HILS 시스템을 구성하기 위해 각각 별도의 컴퓨터에서 작동하는 통신장비 모사 시스템, 탑재장치 모사 시스템, 비행선 운동 모사 시스템, 그리고 운동 가시화 시스템을 개발하였고, 이와 함께 3축 운동 시험대와 관성항법장치(Inertial Navigation Unit)도 포함하였다. 개발된 HILS 시스템을 이용한 단계적인 시험을 통해 비행 제어컴퓨터의 기능과 성능을 검증하였다.

• Advanced Composite Materials
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• 제17권4호
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• pp.319-332
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• 2008

The thermoelastic behaviors of an inflatable fabric membrane structure for use in a stratospheric airship envelope are experimentally and numerically investigated. Mechanical tensile properties of the membrane material at room, high, and low temperatures are measured using an $Instron^{(R)}$ universal testing machine and an $Instron^{(R)}$ thermal chamber. To characterize the nonlinear behavior of the inflated membrane structure due to wrinkling, the bending behavior of an inflated cylindrical boom made of a fabric membrane is observed at various pressure levels. Moreover, the envelope of a stratospheric airship is numerically modeled based on the thermoelastic properties of the fabric membrane obtained from experimental data, and the wrinkled deformed shape induced by a thermal load is analyzed.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제13권2호
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• pp.170-187
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• 2012

Recent years have seen an outpour of revived interest in the use of airships for a number of applications.Present day developments in materials, propulsion, solar panels, and energy storage systems and the need for a more eco-oriented approach to flight are increasing the curiosity in airships, as the series of new projects deployed in recent years show; moreover, the exploitation of the always mounting simulation capabilities in CAD/CAE, CFD and FEA provided by modern computers allow an accurate design useful to optimize and reduce the development time of these vehicles.The purpose of this contribution is to examine the different aspects of airship development with a review of current modeling techniques for airship dynamics and aerodynamics along withconceptual design and optimization techniques, structural design and manufacturingtechnologies and, energy system technologies. A brief history of airships is presented followed by an analysis of conventional and unconventional airships including current projects and conceptual designs.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권1호
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• pp.42-54
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• 2009

비행체의 최적궤적문제에서는 최적화의 수렴성 및 효율성을 위해 3자유도 운동역학모델이 이용되며, 비선형 추종제어를 위해서는 6자유도 비선형 운동모델이 이용된다. 따라서, 3자유도 운동역학모델을 통해 획득한 최적궤적을 비선형 추종제어의 기준궤적으로 사용하는 경우에 두 모델간의 상이성으로 인한 문제가 발생하게 되며 성능이 보장하지 못한다. 본 논문에서는 이러한 두 모델간의 차이를 완화시키기 위한 새로운 최적궤적 생성 방법을 제안하였으며, 성층권비행선의 실제 구속조건과 성능조건 및 제트 스트림을 고려하여 최적궤적을 생성하고 기존 결과와 비교함으로써 제안한 방법의 장점을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권10호
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• pp.112-119
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• 2003

50 m급 비행선의 추진을 위한 복합재 프로펠러를 공력/구조 설계하였으며, 지상 성능 시험을 수행하였다. 먼저 와류-깃요소 이론을 적용하여 비행선의 최대 비행 속도 조건에서 최소 손실을 갖는 45 kW급 프로펠러를 설계하였다. 프로펠러는 직경 2m, 블레이드 수 3, 고정피치 방식을 적용하였으며, 추력 제어를 위해 RPM 조절방식을 채택하였다. 설계한 프로펠러의 성능을 검증하기 위하여 지상정지 상태에서 프로펠러의 피치각을 변화시켜 가며 추력과 토크를 측정하여 이론적 방법으로 계산한 추력계수, 동력계수와 비교하였으며, 시험결과와 이론적 계산 결과는 잘 일치함을 확인하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제16권4호
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• pp.485-492
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• 2015

Small advance ratio and low Reynolds number of stratospheric propulsion system bring lots of challenges to the design of propellers. Contra-rotating propeller configuration is proposed to improve the propulsion efficiency. In this paper, the feasibility of contra-rotating propeller for stratospheric airship has been assessed and its performance has been investigated by wind tunnel tests. The experimental results indicate, at relatively low Reynolds number, although the advance ratio is fixed, the performance of propellers is different with variation of Reynolds number. Moreover, at the same Reynolds number, the efficiency of contra-rotating propeller achieved appears to be a few percent greater than that for a standard conventional propulsion system. It can be concluded that contra-rotating propellers would be an efficient means to improve the performance of stratospheric airship propulsion system.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권2호
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• pp.84-91
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• 2005

오랜기간 비행선의 이착륙은 사람에 의한 수동으로 이루어졌으나, 자동제어시스템의 개발과 함께 이를 비행선에 적용하여 보다 정확한 이착륙의 필요성이 대두되었으며, 많은 알고리즘이 개발되고 있다. 본 논문에서는 기낭의 압력제어에 의한 비행선의 이착륙제어를 다룬다. 비행선의 운동방정식은 비선형 방정식으로 매우 복잡하여 우선 간단한 PID제어기에 의한 해법을 제시하였다. 그러나, 운항시 대기조건이 빠르게 변하므로 변하는 예측 불가능한 외란에 대해서는 만족스런 성능을 보이지 못하였다. 따라서, 본지에서는 인공 신경망을 이용한 학습알고리즘을 토대로 원하는 궤적에 빠르게 추종하도록 설계하였다. 일반적으로 인공신경망은 복잡한 문제에 있어서 많은 수의 은닉층과 뉴런이 필요하고 또한 훈련시간이 많이 걸리는 단점이 있기에 이를 해결하기 위해 비행선 이착륙 문제에 대한 일반적인 인공신경망 적용에 대해 연구하였다. 본지에서는 RBFN(radial basis function network)제어기를 설계하였고, 신경 회로망의 가중치는 외란이 인가되거나 부하특성이 비선형적으로 변화되는 것을 고려하도록 기준입력과 실제 비행선 모델의 출력사이의 오차를 최소화하는 방향으로 학습을 진행하였다. 그 결과 최대 15m의 오차를 보이는 PID제어기보다 양호한 결과를 얻었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2003년도 The Fifth Asian Computational Fluid Dynamics Conference
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• pp.235-236
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• 2003

• 항공우주기술
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• 제2권2호
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• pp.18-24
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• 2003

비행선의 자세각 변화는 내부의 헬륨 가스의 쏠림에 의한 부력중심 이동을 수반하게 된다. 본 논문에서는 자세각에 따른 부력중심 이동거리를 산출하고, 그에 따른 정적 종안 정성을 고찰하였다. 또한, 부력중심 이동 거리를 줄이기 위하여 비행선 내부에 설치된 격막에 의한 효과를 검토하였다. 부력중심은 정적 종안정성을 저하시키는 방향으로 이동하므로, 현 설계에서는 격막의 설치가 필수적이다. 속도에 대한 종적 정안정성을 고찰한 결과, 현 설계에서는 매우 낮은 속도 영역에서 정적으로 안정함을 알 수 있다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제18권11호
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• pp.1941-1948
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• 2004

This paper presents a novel design of indoor airship having a passive wheeled mechanism and its stationary position control. This wheeled blimp can work both on the ground using wheeled vehicle part and in the air using the floating capability of the blimp part. The wheeled blimp stands on the floor keeping its balance using a caster-like passive wheel mechanism. In tele-guidance application, stationary position control is required to make the wheeled blimp naturally communicate with people in standing phase since the stationary blimp system responds sensitively to air flow even in indoor environments. To control the desired stationary position, a computed torque control method is adopted. By performing a controller design through dynamic analysis, the control characteristics of the wheeled blimp system have been found and finally the stable control system has been successfully developed. The effectiveness of the controller is verified by experiment for the real wheeled blimp system.