반능동 레이더 미사일에 대한 최대 사거리 및 F-pole 평가

권기범(Ky-Beom Kwon) 한국항공우주학회 2002 韓國航空宇宙學會誌 Vol.30 No.4

저 레이놀즈 수 유동장에서의 유연 익형에 대한 연구

권기범(Ky-Beom Kwon) 한국항공우주학회 2003 韓國航空宇宙學會誌 Vol.31 No.3

실용급 초소형 인공위성 개발 가능성 분석을 위한 지식기반 의사결정 지원도구 개발

김종범(Jongbum Kim),권기범(Ky Beom Kwon),유승훈(Seunghun Yoo),이상현(Sanghyun Lee),이광원(Kwangwon Lee),민승현(Seung-Hyun Min) 한국항공우주학회 2020 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2020 No.7

부탄을 액화 연료로 사용한 냉가스 추진 시스템에 대한 연구

강석진(Suk-Jin Kang),권기범(Ky-Beom Kwon),조동현(Dong-Hyun Cho),이상현(Sang-Hyun Lee) 한국항공우주학회 2007 韓國航空宇宙學會誌 Vol.35 No.4

소형 인공위성의 전형적인 추진 시스템인 냉가스 추진 시스템에 액화 연료를 직접 적용하여 성능을 분석하였다. 고려하는 액화 연료 냉가스 추진 시스템과 일반적으로 사용되는 질소 추진 시스템의 성능을 비교하였다. 질소 추진 시스템과 동일한 질량 조건, 동일한 부피 조건, 동일한 총 임펄스 조건에서 각각 액화 연료를 사용한 냉가스 시스템의 성능과 필요한 연료 탱크의 부피, 필요한 추진 시스템의 질량을 산출하였다. 액화 연료를 사용한 냉가스 추진 시스템은 일반적인 질소 추진제를 사용한 시스템보다 성능, 부피 및 질량 등에서 많은 이점을 가지며 냉가스 추진 시스템에 직접적으로 적용이 가능함을 알 수 있었다. A direct application of liquefied gas propellants to a typical small satellite cold gas propulsion system was analyzed. Performance of systems using liquefied gas propellant under consideration was compared to that of a nitrogen cold gas propulsion system. Liquefied gas propellant propulsion system's performance, required tank volume, and required propulsion system mass has been calculated at the same mass, volume, and total impulse condition of a typical nitrogen cold gas propulsion system. It was found that the liquefied gas propulsion system has advantages in performance, volume, and mass, compared to a typical nitrogen cold gas system, and can be directly applied to a cold gas propulsion system.

단분리 시스템의 분리 거동 해석

윤용현(Yong-Hyun Yoon),권기범(Ky-Beom Kwon),홍승규(Seung-Kyu Hong) 한국항공우주학회 2006 韓國航空宇宙學會誌 Vol.34 No.4

비정상 공기역학적 해석코드와 동역학적 해석 프로그램이 연계된 코드를 이용하여 단분리 시스템의 유동해석과 함께 분리과정의 거동을 해석하였다. 본 연구는 일단 추진 모터를 가진 장거리 미사일 단분리과정 만을 연구대상으로 하였다. 연구의 목적은 이러한 단분리 시스템의 안전성과 신뢰도를 검증하기 위해 단분리 과정에 대한 비정상 동역학 시뮬레이션을 수행하였다. 특히 비행 중 받음각 요란에 의한 자유흐름 조건의 변화에 대해서도 시뮬레이션을 수행하여, 받음각 요란이 단분리의 안정성과 신뢰도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 해석코드는 병렬화 된 중첩 정열격자계를 사용하여 비정상 초음속 오일러 코드로 공기역학적 해석을 한 후, 이 결과를 6자유도를 갖는 운동방정식의 입력 데이터로 하여 동역학적 시뮬레이션을 수행하였다. Separation motion analysis of staging system is conducted using combined analysis programs, which include unsteady aerodynamic analysis codes and dynamic motion analysis tools. In this study, the analysis is for the long-rang missile staging system. The purpose of this study is to verify the safety and reliance of the proposed staging system, and to find out the influence of angle of attack perturbation on staging. A structured parallel overset mesh called Chimera grid is used for the simulation of unsteady supersonic Euler flow solver. In addition, unsteady dynamic simulations are also performed.

세계 무인항공기 운용 관련 규제 분석과 시사점 - ICAO, 미국, 독일, 호주를 중심으로 -

김동욱 ( Kim Dong-uk ),김지훈 ( Kim Ji-hoon ),김성미 ( Kim Sung-mi ),권기범 ( Kwon Ky-beom ) 한국항공우주정책·법학회(구 한국항공우주법학회) 2017 한국항공우주정책·법학회지 Vol.32 No.1

무인항공기 규제 법률은 ICAO의 경우 1944년 `시카고협약`을 기준으로 `RPAS manual(2015)`에 상세하게 규정하고 있으며, 미국의 경우 `연방항공규칙 (14 CFR), Public Law (112-95)`, 독일의 경우 EASA의 Regulation (EC) No.216/2008을 기본으로 150kg 미만의 무인항공기의 경우 항공운송법, 항공운송명령, 항공운송허가명령 (무인항공기 운영규칙에 관한 법률에 의한 개정), 호주의 경우 `민간항공법 (CAA 1998), 민간항공규칙 101장 (CASR Part 101)`로 정하고 있다. 공통적으로 이러한 법률들이 규제하는 대상에 여가선용 목적의 모형항공기는 제외하고 있으며, 반드시 무인항공기를 통제할 수 있는 조종자를 두어야 하는데, 이때 조종자란 항공 기내가 아닌 지상에서의 조종과 통제를 하는 사람을 의미한다. 또한 무인항공시스템이라는 구조 하에서 조종자는 물론이고 무인항공기를 운용에 필요한 모든 관리 즉, 법률의 규정이 정하는 범위 안에서 안전하고 효율적으로 시스템을 운용하기 위한 모든 관리를 포함하는 것을 의미한다. 구체적 운용방식에 관하여는 각 나라는 25kg 이하의 항공기로 분류하여 규정하고, 호주와 독일은 그 이하의 중량에서 다시 세분화하여 규정하고 있다. ICAO는 시카고협약 제6부속서에 따라 상업적운용을 포함하여 일체의 일반항공 운용을 규정하고 있으며 RPAS 운용의 경우에도 적용된다. 다만, RPA를 이용한 여객운송은 제외하고 있다. RPA의 운용범위가 타국의 영공을 포함하는 경우 비행일 7일 이전에 해당 국가의 특별허가를 요건으로 하며, 이때 비행계획서를 함께 제출하여야 한다. 미국은 연방항공규칙 107장에 따라, 비레저용 소형무인기는 책임조종자 또는 관찰자의 시야 범위 내에서 (주간에만) 지표 또는 수면으로부터 122m(400피트)까지, 시속 161km (87노트) 이내로 운용 가능하다. 소형무인기는 다른 항공기에 경로를 양보해야 하고, 위험물질을 수송하거나 1인이 동시에 2대 이상의 무인기를 운용하는 것은 금지된다. 독일의 경우 무인항공기 운영규칙에 관한 법률에 따라 무인항공시스템과 무인모형항공기에 관한 규정(여가선용 용도 제외)은 공중충돌 방지의무와 더불어 지상의 안전 및 개인의 사생활 보호도 함께 고려되어 2017년 3월 제정되었다. 5kg 이하의 상업용 무인항공기는 종전의 규제규정을 완화하여 더 이상 허가를 요건으로 하지 않지만, 중량에 상관없이 모든 무인항공기는 지속적인 감시자와 조종자의 통제 범위 내에서 100m이하의 높이에서만 자유롭게 운용되어질 수 있다. 호주는 2001년 무인항공기를 규제한 첫 국가로 ICAO 및 FAA, EASA 등의 무인항공기 관련법제에 영향을 주었다. 2016년 개정을 통하여 저위험도로 고려되는 무인항공기의 운용에 대하여 활용성을 증대시키고자 `배제 무인항공기`라는 항목을 추가하여 규제조건을 완화시켰으며, 이에 해당하는 경우 상업적 목적이라 할지라도 특별한 허가 없이 운용할 수 있도록 하였다. 나아가 현재 규제의 유연성을 위하여 새로운 표준 매뉴얼에 대하여 논의 중이다. In regard to the regulations related to the RPA(Remotely Piloted Aircraft), which is sometimes called in other countries as UA(Unmanned Aircraft), ICAO stipulates the regulations in the `RPAS manual (2015)` in detail based on the `Chicago Convention` in 1944, and enacts provisions for the Rules of UAS or RPAS. Other contries stipulates them such as the Federal Airline Rules (14 CFR), Public Law (112-95) in the United States, the Air Transport Act, Air Transport Order, Air Transport Authorization Order (through revision in “Regulations to operating Rules on unmanned aerial System”) based on EASA Regulation (EC) No.216/2008 in the case of unmanned aircaft under 150kg in Germany, and Civil Aviation Act (CAA 1998), Civil Aviation Act 101 (CASR Part 101) in Australia. Commonly, these laws exclude the model aircraft for leisure purpose and require pilots on the ground, not onboard aricraft, capable of controlling RPA. The laws also require that all managements necessary to operate RPA and pilots safely and efficiently under the structure of the unmanned aircraft system within the scope of the regulations. Each country classifies the RPA as an aircraft less than 25kg. Australia and Germany further break down the RPA at a lower weight. ICAO stipulates all general aviation operations, including commercial operation, in accordance with Annex 6 of the Chicago Convention, and it also applies to RPAs operations. However, passenger transportation using RPAs is excluded. If the operational scope of the RPAs includes the airspace of another country, the special permission of the relevant country shall be required 7 days before the flight date with detail flight plan submitted. In accordance with Federal Aviation Regulation 107 in the United States, a small non-leisure RPA may be operated within line-of-sight of a responsible navigator or observer during the day in the speed range up to 161 km/hr (87 knots) and to the height up to 122 m (400 ft) from surface or water. RPA must yield flight path to other aircraft, and is prohibited to load dangerous materials or to operate more than two RPAs at the same time. In Germany, the regulations on UAS except for leisure and sports provide duty to avoidance of airborne collisions and other provisions related to ground safety and individual privacy. Although commercial UAS of 5 kg or less can be freely operated without approval by relaxing the existing regulatory requirements, all the UAS regardless of the weight must be operated below an altitude of 100 meters with continuous monitoring and pilot control. Australia was the first country to regulate unmanned aircraft in 2001, and its regulations have impacts on the unmanned aircraft laws of ICAO, FAA, and EASA. In order to improve the utiliity of unmanned aircraft which is considered to be low risk, the regulation conditions were relaxed through the revision in 2016 by adding the concept “Excluded RPA”. In the case of excluded RPA, it can be operated without special permission even for commercial purpose. Furthermore, disscussions on a new standard manual is being conducted for further flexibility of the current regulations.

Dynamic Mesh 기법을 활용한 무미익 비행체 종축 동안정 미계수 예측

정형석(Hyoung-Seog Chung),양광진(Kwang-Jin Yang),권기범(Ky-Beom Kwon),이호근(Ho-Keun Lee),김선태(Sun-Tae Kim),이명섭(Myung-Sup Lee),류태규(Taekyu Reu) 한국항공우주학회 2015 韓國航空宇宙學會誌 Vol.43 No.3

기동 성능과 스텔스 성능을 극대화시키기 위해 무미익 람다(lambda) 형상의 무인전투기에 대한 연구개발이 각 국에서 활발히 진행되고 있다. 이러한 형상의 비행체는 불안정한 동적 비행특성을 가질 가능성이 높으며, 이를 비행제어 시스템으로 제어하기 위해서는 보다 정확한 동안정 미계수 예측이 필수적이다. 본 연구에서는 풍동기법의 단점을 보완하고 순수 공기역학적 동안정 미계수를 예측하기 위해 전산유체역학의 Dynamic Mesh 기법을 적용하여 강제진동법을 모사하였고, 해석결과를 기존에 확보한 시험결과와 비교하여 검증하였다. 해석결과는 종축 동안정 미계수에 국한하였으며, 무미익 람다 형상의 기준 받음각, 진동주파수, 진동폭 등의 변화에 따른 동안정 미계수 변화 경향성을 파악하였다. 전산 해석 결과는 풍동시험 데이터와 유사한 경향성을 보였으며, 제시된 연구기법을 통해 항공기 동안정 미계수를 효율적으로 구할 수 있음을 확인하였다. For stealth performance consideration, many UAV designs are adopting tailless lambda-shaped configurations which are likely to have unsteady dynamic characteristics. In order to control such UAVs through automatic flight control system, more accurate estimation of dynamic stability derivatives becomes essential. In this paper, dynamic stability derivatives of a tailless lambda-shaped UAV are estimated through numerically simulated forced oscillation method incorporating dynamic mesh technique. First, the methodology is validated by benchmarking the CFD results against previously published experimental results of the Standard Dynamics Model(SDM). The dependency of initial angle of attack, oscillation frequency and oscillation magnitude on the dynamic stability derivatives of a tailless UAV configuration is then studied. The results show reasonable agreements with experimental reference data and prove the validity and efficiency of the concept of using CFD to estimate the dynamic derivatives.

저추력 궤도전이 최적제어 문제에서 Legendre Pseudo-spectral 기법의 적용

김승필(조교수) ( Seung Pil Kim(assistant Professor) ),조동현(조교수) ( Dong Hyurn Cho(assistant Professor) ),권기범(부교수) ( Ky Beom Kwon(associate Professor) ) 공군사관학교 2015 空士論文集 Vol.66 No.1

저추력을 이용하는 인공위성 궤도전이 문제에 Legendre pseudo-spectral 기법을 적용하여 최적해를 구하였다. 해는 2차원 극좌표계의 상태변수와 제어변수로 구성된다. 상태변수는 초기시간부터 최종시간까지 거리와 법선방향 및 접선방향 속도이다. 제어변수는 인공위성 속도벡터의 접선 성분과추력 방향의 사잇각 이다. 본 연구에서 적용한 궤도전이 최적제어 문제는 제한시간에 최대에너지를 목적함수로 하는 문제로, 간접법을 통해서는 수렴해를 찾기 매우 어려운 민감한 문제이다. 그러나 직접법인 Legendre pseudo-spectral 기법을 적용함으로써 쉽게 수렴해를 구할 수 있었으며, 적은노드수를 적용하여도 좋은 수렴성능을 가짐을 확인하였다. 구한 수렴해를 이용한 초기값 가정을 통해, 개루프(open-loop)해를 구할 수 있었으며, 각각의 수렴한 궤적들이 서로 일치함을 확인함으로써 수렴해가 최적해임을 확인하였다 The optimal solution is obtained for the low-thrust spacecraft orbit transfer problem using a Legendre pseudo-spectral method. The results are states and control variables in 2-D polar coordinates. The state variables represent the distance from the origin of the attracting body and velocity in radial and tangential direction. The control variable is the angle between radial velocity and thrust vector. The objective function for this optimal control problem is maximizing the energy at a fixed final time. The solution from Legendre pseudo-spectral method is calculated more easier than indirect method. The results show a good performance in convergence when the fewer nodes are applied; and the implementation of the open-loop solution using the results of Legendre pseudo-spectral method shows the same results.

스포츠급 경항공기 형상 변화에 따른 공력특성 비교

안은혜(조교수) ( Eun Hye An(assistant Professor) ),이기훈(조교수) ( Ki Hun Lee(assistant Professor) ),조동현(조교수) ( Dong Hyurn Cho(assistant Professor) ),권기범(부교수) ( Ky Beom Kwon(associate Professor) ),김승필(조교수) ( Seu 공군사관학교 2015 空士論文集 Vol.66 No.1

본 논문에서는 국토교통부에서 스포츠급 경항공기 개발을 위해 의뢰한 풍동시험의 공력 데이터를 비교 분석함으로써, 스포츠급 경항공기 개발에 유용한 공기역학적 정보를 제시하였다. 풍동시험은 유속 40m/s에서 V05 모델과 최근 항공기의 안정성 및 조종성 향상을 위해 설계가 일부 보완된 V204 모델에 대해 수행하였으며, 각각 측정한 공력데이터를 비교 분석하였다. 측정된 공력데이터들에 대해 흐름각 효과, 벽면효과, 지지대 간섭효과를 보정함으로써 보다 정확한 데이터를 산출하였다. 또한 실제 비행 시의 레이놀즈수 유동을 모사하기 위하여 Trip Strip을 부착하였다. Trip Strip부착 시 항력계수가 증가하고 최소항력 받음각이 낮아지는 결과를 확인하였다. 측정한 공력데이터를 비교 분석한 결과, V05 모델과 V204 모델에서 측정된 항력계수와 양력계수는 전반적으로 유사한 경향성을 나타내었고, 실속영역에서 V204 모델의 양력특성이 향상되었다. 하지만 V204 모델의 종방향 정안정성은 V05 모델보다 감소되어 추가적인 형상개선이 요구된다. In this study, the aerodynamic characteristics of light sports airplane shapes were measured at subsonic wind tunnel in Korea Air Force Academy. The wind tunnel test were performed with two different models, V05 and V204, at the velocity of 40m/s. To obtain accurate data, flow angle, wall, and strut effect were calibrated. The drag and lift coefficient of both models showed similar tendencies in most of the angle of attack; however, the some discrepancy in lift were found at the high angle of attack region. The effects of trip strip were investigated in order to simulate the Reynolds number of an actual flight condition. The trip strip was attached on the wing. For the model with trip strip, the drag coefficient was increased and the minimum drag angle of attack was diminished. The longitudinal static stability for V204, the modified model, was decreased compared to the previous model, V05, which requires additional configuration change for V204.