• 한국항공우주학회지
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• 제36권1호
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• pp.31-38
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• 2008

본 논문은 헬리콥터 기동비행문제를 비선형 최적제어기법으로 정식화 하고 이를 indirect method를 적용하여 해석하는 기법에 대한 연구결과이다. 주어진 기동비행 경로에 대한 오차를 벌칙함수 형태의 가격함수로 채택하고 이를 최소화하도록 정식화하면 기동비행은 구속조건이 없는 최적제어문제로 정식화 된다. 정식화 결과로 얻어지는 이점 경계값 문제는 Multiple Shooting Method (MSM)를 적용하여 해석하였다. 본 논문은 high fidelity 헬리콥터 모델링을 적용할 경우 수치해의 불안정성과 과도한 계산시간에 따른 해석의 어려움을 해소하는 방안을 찾는데 초점을 두고 있다. 이를 위해 2가지의 선형모델과 로터의 비선형 모델링을 포함한 2개의 비선형 모델을 정의하였다. 각 모델링 방법의 적용에 따른 수치해석결과를 상대적인 계산시간과 함수계산 횟수 등을 비교하여 헬리콥터 모델 선정 시 활용할 수 있도록 하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제11권1호
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• pp.10-18
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• 2010

The purpose of this paper deals with direct multiple-shooting method (DMS) to resolve helicopter maneuver problems of helicopters. The maneuver problem is transformed into nonlinear problems and solved DMS technique. The DMS method is easy in handling constraints and it has large convergence radius compared to other strategies. When parameterized with piecewise constant controls, the problems become most effectively tractable because the search direction is easily estimated by solving the structured Karush-Kuhn-Tucker (KKT) system. However, generally the computation of function, gradients and Hessian matrices has considerably time-consuming for complex system such as helicopter. This study focused on the approximation of the KKT system using the matrix exponential and its integrals. The propose method is validated by solving optimal control problems for the linear system where the KKT system is exactly expressed with the matrix exponential and its integrals. The trajectory tracking problem of various maneuvers like bob up, sidestep near hovering flight speed and hurdle hop, slalom, transient turn, acceleration and deceleration are analyzed to investigate the effects of algorithmic details. The results show the matrix exponential approach to compute gradients and the Hessian matrix is most efficient among the implemented methods when combined with the mixed time integration method for the system dynamics. The analyses with the proposed method show good convergence and capability of tracking the prescribed trajectory. Therefore, it can be used to solve critical areas of helicopter flight dynamic problems.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권1호
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• pp.22-30
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• 2008

본 논문은 헬리콥터 기동비행문제를 비선형 최적제어기법으로 정식화 하고 이를 indirect method를 적용하여 해석하는 기법에 대해 연구하였다. 주어진 기동비행 경로에 대한 오차를 벌칙함수 형태의 가격(비용, 목적)함수로 채택하고 이를 최소화하도록 정식화하면 기동비행은 구속조건이 없는 최적제어문제로 정식화 된다. 정식화 결과로 얻어지는 이점 경계값 문제는 Multiple Shooting Method (MSM)을 적용하여 해석하였다. 본 논문은 shooting node의 수와 상태변수의 초기화 방법 등이 수치해법에 주는 영향을 분석하여 수렴성 확보에 필요한 조건을 식별하고 수렴반경을 증가시킬 수 있는 방안에 초점을 두었다. 연구결과는 헬리콥터와 같이 불안정한 시스템의 최적제어 문제에 indirect method를 적용하는 경우 수치해법의 안정성과 수렴성을 확보할 수 있는 방법을 제시한다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제37권6호
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• pp.342-351
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• 2012

Purpose: Aerial spraying with an agricultural unmanned helicopter became a new paradigm in the agricultural practice. Laterally tilting behavior of a conventional agricultural helicopter, resulting in the biased down-wash and uneven spray deposit is a physically intrinsic phenomenon while hovering and cruise flights. Authors studied and developed a roll-balanced agricultural helicopter with a raised pylon tail rotor system. In this study, the attitude of the roll-balanced helicopter was determined using the Kalman filter algorithm, and the quality of roll balancing of a bare-airframe helicopter was evaluated. Methods: Instantaneous attitudes were estimated using the advantage of gyroscope, followed by the long term correction and prediction using accelerometer data for the advantage of convergence. The attitudes of the fuselage were calculated by applying the Kalman filter algorithm. The spraying maneuver of the helicopter was performed at a field of 50 m long, and the attitude data were acquired and evaluated. Results: The determination of attitude using the inertial measurement unit(IMU) and Kalman filter was reliable and practical. The intrinsic attitude of the developed helicopter was stable and roll-balanced. The deviation of roll angle was ${\pm}6.3^{\circ}$ with an average of $0^{\circ}$, referring to roll-balanced. Conclusions: Handling quality of the roll attitude determined to be steadily balanced. The balancing behavior of the developed helicopter would result in an even spray pattern during aerial application.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권3호
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• pp.70-77
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• 2019

본 논문에서는 헬리콥터의 유입류 모델에 따라 헬리콥터에서 발사되는 로켓의 궤적에 대한 영향성을 비행역학 해석을 통해 검토하였다. 무장형상의 비선형 비행역학 해석모델은 UH-60 헬리콥터 형상으로 구성하고 헬리콥터에서 발사되는 발사체의 궤적예측에는 HYDRA 70 로켓을 이용하였다. 다양한 로터 유입류 모델을 사용하여 각각의 모델에 따라 로켓 발사궤적에 미치는 영향을 검토하였다. 또한 헬리콥터의 다양한 비행조건에 대해 로켓 발사 시뮬레이션 해석을 수행하고 로켓이 로터 디스크 면과 근접하는 위험한 로켓발사 비행영역을 검토하였다.

• 한국항공운항학회지
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• 제30권2호
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• pp.7-13
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• 2022

As the demand for simulated flight training and interest in new technology training increase, this study analyzed the performance of flight simulator training and actual flight training subjects to confirm efficient flight simulator training curriculum. Summarizing the results of the study, found that flight simulator training had a significant positive effect on the actual flight training performance and in particular had a relatively large effect on the air maneuver, traffic pattern, cross country flight subjects. As a result of analyzing theoretical major classes that affect flight simulator training to verify the correlation, found that principle of air navigation, air traffic service, and helicopter flight theory were affected in order. The significance of this study was to identify the curriculum and ground lesson that should be focused on effectively performing flight simulator training in the helicopter private pilot course.

• 한국항행학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.185-192
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• 2005

본 논문은 스마트 개발 사업의 일환으로 틸트로타 항공기(TR-S4) 비선형 시뮬레이션 모델의 비행성 분석을 수행하였다. TR-S4는 이착륙을 위한 헬리콥터 모드와 천이모드, 고정익 모드로 구분할 수 있다. 본 논문에서는 헬리콥터 모드만 고려하며, 이 모드는 호버링 모드와 전진비행 모드로 구분한다. 비행성 분석은 안정성과 조종성에 영향을 주는 조종입력에 대한 항공기 응답으로 구성된다. 조종사가 정확한 출발기동과 멈춤기동을 할 수 있게 하는 비교적 변위가 작은 운동과 연관되는 단주기 응답특성 파리미터인 bandwidth를 이용하여 비행성을 분석하였다. 안정성 증강장치(SAS)와 자세 제어기를 장착한 6자유도 비선형 시뮬레이션 모델을 이용한 TR-S4 헬리콥터 모드의 비행성은 대부분 ADS-3 규격서의 level 1을 만족하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제16권2호
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• pp.146-153
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• 2013

Visual information and aural warning of independent aircraft survivability equipment increase the pilot workload and limit the effective countermeasures. For increase the aircraft survivability, Integrated design of survivability display and aural warning need to consider pilot intuitions. If pilot aware the threat by intuition, evade or escape from the threat using the countermeasures equipment, it will increase the survivability. This paper describe the design and verification of for Utility Helicopter survivability equipment.

• 한국항공운항학회지
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• 제23권1호
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• pp.67-73
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• 2015

The previous limited authority system capable of implementing attitude command response type and translational command response type by operating SAS actuator has the problem of early saturation of SAS actuator since SAS actuator should compensate the mechanical linkage displacement caused by control sick movement. In this paper, a limited authority system where flight control computer receives the command from the control stick which is not connected to the mechanical linkage is described. In this system the compensation by the SAS actuator is not necessary and SAS actuator saturate later. SAS actuator saturation problem can be further relaxed by using the trim actuator. This new limited authority system is applied to BO-105 model, simulation is performed for the doublet input and pirouette maneuver is also simulated and analyzed.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제33권2호
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• pp.37-44
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• 2024

한국형 헬기 개발사업의 성공적인 결과로 인하여 노후화된 UH-1및 500MD 헬기를 대체하는 수리온(Surion)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 높은 기동성을 보유한 수리온은 미래 전장에서의 병력수송 및 특수작전 등 다양한 임무를 수행할 것으로 예상되며 이를 지원하기 위한 저고도 전술기동 능력이 요구되고 있다. 그러나 수리온 운용시, 대공 위협 요소를 고려한 최적 저고도 전술기동에 대한 연구는 아직까지 미흡한 실정이다. 본 연구는 강화학습 기반의 알고리즘 중에 하나인 Proximal Policy Optimization(PPO) 알고리즘과 적 대공위협을 고려하여 수리온이 작전 목표지역까지 도달하도록 하는 저고도 상에서의 최적화된 기동 경로를 산출하는 방법론을 제안한다. 이를 위해, Unity 환경과 ML-Agents 라이브러리 상에서 실사화된 수리온 모델을 기초로 약 2×107 회의 강화학습을 진행하였고, 제안하는 방법을 적용하여 수리온의 최단시간 및 최소피해를 달성하는 최적 저고도 전술기동 경로를 산출하는 정책을 도출하였다. 그 결과, '최단 시간' 및 '최소 피해'라는 두 가지 기준을 충족하는 최적 경로가 도출되었다. 본 연구의 결과는 수리온 및 수리온 무인체계를 운용하는 다양한 작전에 활용되어 기동계획을 수립할 시 기동성, 작전성공율, 그리고 생존율을 예측하는데 보탬이 되기를 기대한다.