• 문화기술의 융합
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• 제9권6호
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• pp.941-946
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• 2023

미래 운송수단으로 거론되는 UAM을 중심으로 함께 주목받는 eVTOL 항공기의 양력과 항속속도 및 항속거리 증대를 위해 Tilt Rotor와 Tandem Wing 개념을 본 논문의 기체에 도입했다. 기체를 제작 및 비행 실험을 진행하여 비행 영상과 비행 로그를 확보했다. 비행 영상과 비행 로그를 분석한 결과 기체 모멘트가 과도하게 앞으로 쏠리는 현상이 발생했고 자세가 회복되지 않음을 파악했다. 이에 XFLR5에서 날개 붙임각과 면적을 변경하며 기체의 세로안정성을 확보하기 위한 최적의 피칭 모멘트 계수를 도출되도록 CATIA를 통해 설계된 기체를, XFLR5로 해석했다. 본 연구의 결과는 Tilt Rotor와 Tandem Wing이 적용된 기체가 안정적인 피칭 모멘트 계수를 가질 수 있도록 도움을 주며, 이를 통해 세로안정성을 더욱 향상할 수 있는 새로운 방안을 제시했다.

• 한국항행학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.73-84
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• 2020

자동차 대수의 증가로 인한 지상 교통의 혼잡을 극복하기 위해 많은 회사들이 새로운 방식의 운송 수단인 미래형 개인항공기(PAV)를 제안하였다. 미래형 개인항공기 중에서도 전기를 동력으로 사용하고 수직 이착륙이 가능한 전기수직이착륙(eVTOL)항공기가 주목을 받고 있으며 그러한 항공기들의 형상은 멀티콥터형에서 틸트 덕티드팬까지 다양하다. 본 연구에서는 eVTOL 유형별 장단점 등 특성을 분석하였다. 틸트날개형, 복합형, 멀티콥터형의 대표적인 eVTOL PAV인 바하나, 오로라, 볼로콥터에 대해 구성성분 합계 방식을 사용하여 유해항력을 구하였으며, 항공기 설계 및 공력 해석 프로그램인 OpenVSP와 XFLR5 프로그램을 사용하여 표면적과 유도항력을 구하였다. eVTOL PAV에 사용되는 배터리는 테슬라 2170 배터리로 가정하고 항속거리를 계산하였다. 또한 각 eVTOL에 대해 이착륙 및 순항을 포함한 임무형상별로 에너지소모 및 최대 비행시간을 계산하여 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권6호
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• pp.468-477
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• 2014

본 연구에서는 태양광 고고도 무인항공기가 어떻게 태양광 에너지만을 이용해서 지상에서 이륙, 상승비행을 하여 임무고도인 18 km 지점까지 도달할 수 있는지에 관한 연구를 수행하였다. 주익면적 $35.98m^2$와 가로세로비 25의 글라이더 형태의 항공기가 기준 항공기 형상으로 사용되었다. 미국 나사의 공개 프로그램인 OpenVSP와 XFLR5을 사용하여 형상변수 및 양력계수와 항력계수를 계산하였으며, 태양광으로부터의 가용에너지와 상승비행에 필요한 에너지 균형을 통해 항공기의 상승비행을 예측하였다. 각 고도에서 비행속도를 최소화하여 최소시간 상승비행이 가능하도록 하였고 이륙시간에 따른 임무고도 도달까지의 총소요시간과 소모되는 에너지량을 예측하였다. 또한 편서풍과 비행속도에 의한 항공기의 이동거리를 계산하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.17-28
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• 2021

최근 많은 나라 대도시의 교통체증과 더불어 지구온난화로 인해 차세대 친환경 교통수단인 eVTOL이 각광받고 있다. 본 연구에서는 많은 유형의 eVTOL 중 고정로터와 틸트로터가 결합된 복합형 eVTOL인 현대자동차 S-A1의 외부형상을 벤치마킹하여 역설계 기법을 활용하여 기본 형상을 구현하였다. CATIA를 사용하여 기본 형상을 구현한 후 항공기 설계 및 공력해석 프로그램인 OpenVSP, XFLR5를 사용하여 공력해석을 수행하였고 비교분석을 통해 익형과 붙임각, 상/하반각을 선택한 후 항공기 표면적 및 항력, 양력을 계산하였다. 또한 주어진 임무형상을 수행하기 위한 필요 동력을 산정하고 추정식과 자료조사를 통하여 구성품과 전체 무게를 추정하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.144-160
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• 2022

차세대 이동 수단의 방법으로 도심항공 모빌리티(UAM)에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 도심항공 모빌리티에 사용할 비행체인 eVTOL(Electric Vertcial Take-Off and Landing)은 추진방식에 따라 복합형, 틸트 로터형, 틸트 날개형, 틸트 덕티드 팬형, 멀티콥터형으로분류된다. 본 연구에서는 새로운 틸트 로터형의 차세대 eVTOL을 기존의 설계 요구 조건에 맞게 개념설계를 수행하였다. 공력해석 프로그램인 Open VSP와 XFLR5를 사용하여 공력해석을 진행하였다. 각 임무 구간별 소요되는 동력을 계산하였고, 그에 맞는 배터리와 모터를 선정하였으며, 구성품별 중량을 추정하여 최대이륙중량을 예측하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.77-95
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• 2023

본 연구에서는 반복 설계를 통한 틸트 + 정지로터형 전기추진 수직이착륙 항공기(eVTOL)의 개념설계를 수행하였다. 현대자동차의 S-A1을 기준 형상으로 하여 도심항공모빌리티(UAM)의 개념을 사용하여 임무 형상을 정의하고 OpenVSP, XFLR5 소프트웨어를 사용하여 형상 설계와 공력해석을 수행하였다. 설계된 형상을 바탕으로 필요 동력을 추정한 뒤 배터리의 요구성능과 최대 이륙 중량(MTOW)을 계산하였다. Microsoft Excel과 Visual Basic Application을 사용해 반복적으로 계산하였으며, 이 과정에서 전기모터의 중량 추정식을 새롭게 고안하였다. 또한 자동화된 프로그램을 이용하여 eVTOL의 설계변수별 민감도 분석을 수행하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제1회(2012년)
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• pp.21-24
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• 2012

본 논문은 HPA(Human Powered Aircraft) 제작 계획서를 작성하기 위해 프로펠러에 사용하는 에어포일을 작년에 접하게 된 EDISON-CFD 분석을 이용하여 기존에 X-foil로 얻어진 날개 익형에 대한 양력계수와 항력계수, 양항비와 비교하였다. 프로펠러 허브로부터 거리에 따른 단면에 해당하는 레이놀즈 수, 마하수, 받음각, 시위길이를 고려하여 에어포일을 분석해 보았다. 그 결과를 통해 프로펠러 에어포일을 선정하는데 많은 도움이 되었다. EDISON-CFD 분석에 대해 좀 더 공부하는 계기가 되어 우리 팀이 앞으로 졸업논문을 쓰는데 많은 도움이 될 것이다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제6권5호
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• pp.371-389
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• 2019

The implementation of a robust $H_{\infty}$ Control, which is numerically efficient for uncertain nonlinear dynamics, on longitudinal and lateral autopilots is realised for a quarter scale Piper J3-Cub model accepted as an unmanned aerial vehicle (UAV) under the condition of sensor noise and disturbance effects. The stability and control coefficients of the UAV are evaluated through XFLR5 software, which utilises a vortex lattice method at a predefined flight condition. After that, the longitudinal trim point is computed, and the linearization process is performed at this trim point. The "${\mu}$-Synthesis"-based robust $H_{\infty}$ control algorithm for roll, pitch and yaw displacement autopilots are developed for both longitudinal and lateral linearised nonlinear dynamics. Controller performances, closed-loop frequency responses, nominal and perturbed system responses are obtained under the conditions of disturbance and sensor noise. The simulation results indicate that the proposed control scheme achieves robust performance and guarantees stability under exogenous disturbance and measurement noise effects and model uncertainty.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제14권4호
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• pp.310-323
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• 2013

In this paper, the aeroelastic static response of flexible wings with arbitrary cross-section geometry via a coupled CUF-XFLR5 approach is presented. Refined structural one-dimensional (1D) models, with a variable order of expansion for the displacement field, are developed on the basis of the Carrera Unified Formulation (CUF), taking into account cross-sectional deformability. A three-dimensional (3D) Panel Method is employed for the aerodynamic analysis, providing more accuracy with respect to the Vortex Lattice Method (VLM). A straight wing with an airfoil cross-section is modeled as a clamped beam, by means of the finite element method (FEM). Numerical results present the variation of wing aerodynamic parameters, and the equilibrium aeroelastic response is evaluated in terms of displacements and in-plane cross-section deformation. Aeroelastic coupled analyses are based on an iterative procedure, as well as a linear coupling approach for different free stream velocities. A convergent trend of displacements and aerodynamic coefficients is achieved as the structural model accuracy increases. Comparisons with 3D finite element solutions prove that an accurate description of the in-plane cross-section deformation is provided by the proposed 1D CUF model, through a significant reduction in computational cost.

• 한국항공운항학회지
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• 제29권3호
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• pp.52-65
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• 2021

A large amount of time and cost is consumed due to congestions caused by an increasing number of cars which results in a lot of emissions. To overcome these problems, a new electric vertical takeoff and landing (eVTOL) aircraft is being considered. Since vertical take off and landing without a separate runway is realized and electricity is used as a power source, it could solve the saturated ground traffic congestions without emissions. In this paper, the initial sizing was performed based on the Nexus 6HX of Belltextron which is a tilt-ducted fan type. In this study, the electric propulsion system that only uses battery was implemented instead of current Nexus 6HX hybrid electric propulsion. Aerodynamic analyses were performed using OpenVSP and XFLR5. Power-to-weight ratio, wing loading, estimated weight were calculated with these analyses.