• 한국항공우주학회지
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• 제39권5호
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• pp.458-465
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• 2011

무인지상차량을 통해 수직이착륙 무인항공기의 운반, 발사, 귀환 및 재충전 기능을 제공함으로서 두 체계의 단점을 보완할 수 있는 무인항공기-무인지상차량 합동운용 개념이 제시되었다. 합동운용 개념은 두 체계의 물리적 결합을 통해 무인지상차량의 감시정찰 범위를 확대하고, 수직이착륙 무인항공기의 운용능력을 확장할 수 있는 개념이다. 체계간의 유연하고 정확한 인터페이스를 제공하기 위해 구형 동체를 가지는 동축반전 회전익형 무인항공기의 형상이 제안되었다. 무인항공기의 정밀착륙을 위해 영상기반 목표추적 기법이 포함된 복합항법 기술이 검토되었고, 실험적 연구가 수행되었다. 또한, 탑재된 회전익형 비행체에 콤팩트한 형상을 제공하기 위한 길이-가변 로터의 구현 가능성에 대해서도 기술하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권3호
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• pp.293-300
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• 2009

근거리 감시정찰을 수행할 수 있는 헬리콥터형 무인항공기를 개발하였다. 임무수행 가능성을 검토한 결과 전동 모터로 구동되는 동축반전 헬리콥터형 비행체가 선정되었다. 자동비행을 위해 상용 자동비행장치와 무선통신 모뎀이 채택되었고, 공중촬영을 위한 CCD 카메라가 탑재되었다. 완성된 비행체는 수동 비행시험을 통해 성능을 검증하였으며, 자동비행장치 탑재 후 점항법 비행을 통해 임무수행이 가능함을 확인하였다. 본 논문에서는 동축반전 무인항공기의 개발을 위한 설계 및 체계종합 전 과정에 관하여 기술하였다.

• 한국항공운항학회지
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• 제13권2호
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• pp.14-26
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• 2005

A tilt-rotor aircraft has various flight modes : helicopter, airplane, and conversion. Each of flight mode has unique and nonlinear flight characteristics. Therefore the gain schedules for whole flight envelope are required for effective flight performance. This paper proposes collective, flap, and nacelle angle scheduler for whole flight envelope of the Smart UAV(Unmanned Air Vehicle) based on CAMRAD(Comprehensive Analytical Model of Rotorcraft Aerodynamics and Dynamics) II analysis results. The scheduler designs are improved so that the pitch attitude angle of helicopter mode was minimized. The range of scheduler are reduced inside of engine performance limits. The conversion corridor and rotor governor are suggested also.

• 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.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제11권2호
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• pp.126-130
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• 2010

This paper presents the conceptual design of a multi-rotor unmanned aerial vehicle (UAV) based on an axiomatic design. In most aerial vehicle design approaches, design configurations are affected by past and current design tendencies as well as an engineer's preferences. In order to design a systematic design framework and provide fruitful design configurations for a new type of rotorcraft, the axiomatic design theory is applied to the conceptual design process. Axiomatic design is a design methodology of a system that uses two design axioms by applying matrix methods to systematically analyze the transformation of customer needs into functional requirements (FRs), design parameters (DPs), and process variables. This paper deals with two conceptual rotary wing UAV designs, and the evaluations of tri-rotor and quad-rotor UAVs with proposed axiomatic approach. In this design methodology, design configurations are mainly affected by the selection of FRs, constraints, and DPs.

• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제3권1호
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• pp.87-99
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• 2005

We present in this paper the stabilization (tracking) with motion planning of the six independent configurations of a mini unmanned areal vehicle equipped with four streamlined rotors. Naturally, the yaw-dynamic can be stabilized without difficulties and independently of other motions. The remaining dynamics are linearly approximated around a small roll and pitch angles. It will be shown that the system presents a flat output that is likely to be useful in the motion generation problem. The tracking feedback controller is based on receding horizon point to point steering. The resulting controller involves the lift (collective) time derivative for what flatness and feedback linearization are used. Simulation tests are performed to progress in a region with approximatively ten-meter-buildings.

• 한국항공운항학회지
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• 제23권4호
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• pp.22-29
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• 2015

Quadrotor is widely used in variable application nowadays. Due to its inherent unstable characteristics, control system to augment the stability is essential for quadrotor operation. To design control system and verify its performance through simulation, accurate dynamic model is required. Quadrotor dynamic model is simply compared with conventional rotorcraft such as helicopter. However, the accurate dynamic model of quadrotor is not easy to develop because of the highly correlated aerodynamic effect of each rotor. In this paper, quadrotor dynamic model is identified from the flight data using frequency domain approach. Flight test of quadrotor is performed in closed loop configuration with stability augmentation system included. Frequency sweep input is applied in each of lateral, longitudinal, yaw and heave axis separately. The bare dynamic model is identified from the flight data of quadrotor responses and thrust measurement through Pulse Width Modulation(PWM) data. The frequency responses of identified model match well with those of flight data, and time responses of identified model for doublet input in each axis are also shown to agree with flight data.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권10호
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• pp.842-850
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• 2014

본 논문은 예측하지 못한 외부 환경 요소 변화로 인해 저하되는 비행 성능을 $L_1$ 적응 제어 기법으로 보상하는 궤적 추종 기법을 제안하였다. 제안된 궤적 추종 기법은 상대 거리를 이용하여 속도 명령을 생성하는 유도 법칙과 속도 명령을 추종하는 적응 제어 루프로 구성되어 있다. 경로 추종 성능을 향상시키기 위하여, 유도 법칙에서 생성한 속도 명령이 적응 제어기의 기준 입력이 되도록 설계하였다. 유도 법칙에서는 목표 궤적과 상대 거리와 그 변화량에 따른 가속도 명령이 생성되며, 이를 적분하여 속도 명령을 생성한다. $L_1$ 적응 제어 루프는 불확실성이 존재하는 환경에서 정밀한 경로 추종 성능을 보장한다. 제안된 경로 추종 시스템은 쿼드로터 항공기를 사용하여 수직 이착륙 및 이동 표적 추종과 같은 비행 실험으로 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권2호
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• pp.22-31
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• 2005

본 연구에서는 회전익 항공기의 수직 이/착륙 성능과 고정익 항공기의 고속/고효율 순항 비행 성능을 모두 가지는 Canard Rotor/Wing 항공기 최적 형상설계를 수행하였다. CRW 항공기의 특징인 로터/날개 가변 방식과 로터 회전 시 팁 제트를 통하여 회전력을 얻는 점 때문에 기존의 회전익 또는 고정익 사이징 프로그램만으로는 바로 적용이 어렵고 Reaction Driven 로터에 대한 해석 모듈의 추가와 회전익/고정익 비행 모드 해석이 혼합되어야 한다. 따라서 기존의 사이징 프로그램을 바탕으로 로터 성능, 덕트 유동, 엔진 유동 해석 코드를 연결하여 Reaction Driven 로터 성능 해석이 가능하게 하였으며, 비행체 외형상 특징과 임무별 비행특징이 반영되도록 사이징 프로그램을 개발하였다. 1500 lbs급 소형 무인기에 대하여 비행체 사이징을 수행하고 성능에 크게 영향을 미치는 설계변수를 파악하여 최적화 문제를 구성하였고 전역적 최적화 기법을 이용하여 최소 중량을 가지는 CRW 항공기의 최적형상을 도출하였다.