• 제목/요약/키워드: Flapping motion

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로봇 날개짓 비행체 '송골매' 개발 (Development of a Robot Ornithopter 'Songgolmae')

  • 장조원
    • 한국항공운항학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.5-16
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    • 2003
  • The present study was carried out to develop highly efficient RC ornithopter 'Songgolmae' powered by motor and battery. Designed electric ornithopter, which has the dimension of O.88m(W)${\times}$0.56m(L)${\times}$0.15m(H), is smaller than a conventional ornithopter. This ornithopter weighs 277 grams and has 3 channels radio control. It runs on an electric motor by a lithium polymer battery and has a gear ratio of about 75${\sim}$95 to 1 to flap its 88 cm wingspan. The aerodynamic performance of the ornithopter, applied to a flapping motion only, was validated by flight tests. Flight times have exceeded 23 minutes until the battery was used up. The flight test results indicate that the ornithopter developed here has sufficient thrust to propel itself in a forward flight. From the economical point of view and the handling of the RC ornithopter, it can be said that the developed robot ornithopter is an effective RC ornithopter. This robot ornithopter flies its way high into the sky just like a real bird flies. The robot ornithopter is used for a wide range of missions.

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고체형 꼬리 지느러미로 오스트라키폼 유영을 하는 물고기 로봇의 패러미터 식별 및 성능 분석 (Experimental Parameter Identification and Performance Analysis of a Fish Robot with Ostraciiform Swimming Mode using Rigid Caudal Fins)

  • ;이기건;김병하;최정민;강태삼
    • 로봇학회논문지
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    • 제5권3호
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    • pp.197-208
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    • 2010
  • The ostraciiform swimming mode allows the simplest mechanical design and control for underwater vehicle swimming. Propulsion is achieved via the flapping of caudal fin without the body undulatory motion. In this research, the propulsion of underwater vehicles by ostraciiform swimming mode is explored experimentally using an ostraciiform fish robot and some rigid caudal fins. The effects of caudal fin flapping frequency and amplitude on the cruising performance are studied in particular. A theoretical model of propulsion using rigid caudal fin is proposed and identified with the experimental data. An experimental method to obtain the drag coefficient and the added mass of the fish robot is also proposed.

정지 비행에서의 곤충 날개 궤적에 따른 공기역학적 특성 (The effect of aerodynamic characteristics on the insect wing tip trajectory in hovering flight)

  • 조헌기;주원구
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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    • pp.1441-1445
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    • 2008
  • Insect flight is adapted to cope with each circumstance by controlling a variety of the parameters of wing motion in nature. Many researchers have struggled to solve the fundamental concept of insect flight, but it has not been solved yet clearly. In this study, to find the most effective flapping wing kinematics, we conducted to analyze CFD data on fixing some of the optimal parameters of wing motion such as stoke amplitude, flip duration and wing rotation type and then controlled the deviation angle by fabricating wing tip motion. Although all patterns have the similar value of lift coefficient and drag coefficient, pattern A(pear-shape type) indicates the highest lift coefficient and pattern H(pear-shape type) has the lowest lift coefficient among four wing tip motions and three deviation angles. This result suggest that the lift and drag coefficient depends on the angle of attack and the deviation angle combined, and it could be explained by delayed stall effect.

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복엽기 배치의 복식 플랩핑 에어포일들의 추력 특성 (Thrust Characteristics of Dual Flapping Airfoils in a Biplane Configuration)

  • 유영복;한철희;조진수
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권7호
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    • pp.9-17
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    • 2005
  • 비정상 패널법을 이용하여 복엽기 형태 배치의 복식 플랩핑 에어포일들에 대한 후류의 형상 및 추력 특성을 연구하였다. 에어포일들에서 발생하는 후류 형상은 와핵 모델, 와핵 첨가법 그리고 4계 Runge-Kutta 법을 사용하여 계산하였다. 해석 결과는 유동 가시화, 엄밀해 그리고 전산 해석 결과와 비교하여 검증하였다. 복엽기 배치의 에어포일의 경우, 두께 및 캠버는 추력을 감소시키는 효과가 있었다. 플런징과 피칭 운동들 사이의 위상차가 90도 및 120도 일 때 최대 추력이 발생하였다. 플런지 속도 및 피치 크기가 클수록 추력은 증가하였다. 에어포일 사이의 거리가 감소할수록 추력은 증가하나, 0.6c 이하로 가까워질 경우 추력은 감소하였다.

날갯짓 초소형 비행체의 끈을 이용한 동력 전달 장치에 대한 기구학적 최적화 및 실험 (Kinematic Optimization and Experiment on Power Train for Flapping Wing Micro Air Vehicle)

  • 공두현;신상준;김상용
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제30권4호
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    • pp.289-296
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    • 2017
  • 본 논문에서는 곤충 모방 날갯짓 초소형 비행체에 적용될 끈을 이용한 날갯짓 구동 장치의 구동 원리와 그 최적화 과정이 소개된다. 이 날갯짓 구동 장치는 끈을 이용하여 구조의 경량화와 관성력 감소로 인한 에너지 효율 상승을 목적으로 설계되었다. 먼저 장력만 전달할 수 있는 끈의 특성을 고려하여 운동학적인 수식이 정립되었으며, 이를 통해 구동 장치의 거동 특성을 파악할 수 있었다. 이 수식들은 수정된 패턴 검색 최적화 과정에 포함되어 메커니즘의 운동학적 최적화를 가능하게 만들었다. 최적화된 형상으로 제작된 시제품은 설계의 구동 원리에 맞게 운동하였으며, 그 날갯짓 폭은 목표한 날갯짓 폭을 만족시켰다. 수치적 시뮬레이션과 실험 결과는 잘 일치하여 제시된 구동 장치가 실제로 활용될 수 있음을 보였다.

중량 20그램의 초소형 날갯짓 비행체 개발 (Development of a Micro Ornithopter with a Weight of 20 gram)

  • 이재문;장조원;정윤식
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권10호
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    • pp.82-92
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    • 2005
  • 본 연구는 중량 20그램의 무선조종 초소형 날갯짓 비행체를 개발하기 위하여 수행되었다. 본 날갯짓 비행체는 3채널 방식의 무선조종을 사용하였고, 리튬 폴리머 배터리로 두 개의 DC 페이저 모터를 구동하여 35cm 크기의 날개로 날 수 있도록 하였다. 플래핑 운동만 적용된 날갯짓 비행체의 성능은 비행시험으로 입증되었다. 비행시험 결과는 비행체의 추진에 필요한 충분한 추력이 발생하도록 개발되었다는 것을 나타낸다.

Hybrid Cartesian/Immersed Boundary 법을 이용한 2차원 변형날개 주위 점성유동 해석 (Numerical Simulation of a Viscous Flow Field Around a Deforming Foil Using the Hybrid Cartesian/Immersed Boundary Method)

  • 신상묵;김형태
    • 대한조선학회논문집
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    • 제43권5호
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    • pp.538-549
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    • 2006
  • A code is developed to simulate a viscous flow field around a deformable body using the hybrid Cartesian/immersed boundary method. In this method, the immersed boundary(IB) nodes are defined near the body boundary then velocities at the IB nodes are reconstructed based on the interpolation along the normal direction to the body surface. A new method is suggested to define the IB nodes so that a closed fluid domain is guaranteed by a set of IB nodes and the method is applicable to a zero-thickness body such as a sail. To validate the developed code, the vorticity fields are compared with other recent calculations where a cylinder orbits and moves into its own wake. It is shown the code can handle a sharp trailing edge at Reynolds number of $10^5$ under moderate requirements on girds. Finally the developed code is applied to simulate the vortex shedding behind a deforming foil with flapping tail like a fish. It is shown that the acceleration of fluids near the flapping tail contributes to the generation of the thrust for propulsion.

히브진동하는 3차원 날개 공력특성 (Aerodynamic Characteristics of a Three-Dimensional Wing in Heave Oscillation)

  • 신철수;김태완;이형욱;한철희
    • 한국항공우주학회지
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    • 제39권10호
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    • pp.905-911
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    • 2011
  • 초소형 작동기 기술의 발전과 함께, 초소형 플랩핑 날개짓 비행체 개발 연구가 활발히 진행중이다. 본 연구에서는 경계요소법을 사용하여 히브진동운동하는 3차원 날개의 운동학적 매개변수인 진동 주파수 및 진폭과 기하학적 변수인 테이퍼 및 종횡비의 변화에 따른 양력 및 추력 특성을 연구했다. 날개짓 주파수가 1Hz 보다 작은 경우 진폭과 무관하게 양력이 발생하지 않았다. 추력계수 값은 날개짓 주파수와 히빙진폭이 클수록 값의 크기가 증가했다. 테이퍼 비와 종횡비가 큰 날개일수록 양력 및 추력 값이 크게 나타났다. 향후 피칭 및 플랩핑 운동 날개의 공력특성변화에 대한 연구를 수행할 예정이다.

대칭 형태로 기울어진 와류 생성기를 이용한 열전달 시스템 수치 해석 (Numerical Analysis of Heat Transfer System Using a Symmetric Flexible Vortex Generator in a Poiseuille Channel Flow)

  • 김정현;박성군
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.67-73
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    • 2020
  • Flexible structures have been adopted in heat transfer systems as vortex generators. The flexible vortex generators immersed in a flow show a self-sustained oscillatory motion, which enhances fluid mixing and heat transfer. In the present study, the vortex generators in a two-dimensional channel flow are numerically investigated, and they are symmetrically mounted on the upper and lower walls with an inclination angle. The momentum interaction and heat transfer between the flexible vortex generators and the surrounding fluid are considered by using an immersed boundary method. The inclination angle is one of the important factors in determining the flapping kinematics of the flexible vortex generators. The flapping amplitude increases as the inclination angle increases, thereby enhancing fluid mixing. The heat transfer is enhanced up to 80% comparing to the baseline channel flow.

자유후류기법에 의한 고해상도 공기력과 음향상사법을 이용한 헬리콥터 로터 블레이드-와류 상호작용 소음 예측 (Helicopter BVI Noise Prediction Using Acoustic Analogy and High Resolution Airloads of Time Marching Free Wake Method)

  • 정기훈;이덕주;황창전
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제16권3호
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    • pp.291-297
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    • 2006
  • The BVI(blade vortex interaction) noise Prediction has been one of the most challenging acoustic analyses in helicopter aeromechanical Phenomenon. It is well known high resolution airloads data with accurate tip vortex positions are necessary for the accurate prediction of this phenomenon. The truly unsteady time-marching free-wake method, which is able to capture the tip vortices instability in hover and axial flights, is expanded with the rotor flapping motion and trim routine to predict unsteady airloads in forward and descent flights. And Farassat formulation 1-A based on the FW-H equation is applied for the noise prediction considering the blade flapping motion. Main objective of this study is to validate the newly developed prediction code. To achieve the objective, the descent flight condition of AH-1 OLS(operational loads survey) configuration is analyzed using present code. The predicted sectional thrust distribution and sectional airloads time histories show the present scheme is able to capture well the unsteady airloads caused by a parallel BVI. Finally, the predicted noise data, observed in two different positions where are 3.44 times of rotor radius far from the hub center, are quite reasonable agreements with the experimental data compared to the other analysis results.