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쿼드 틸트 프롭형 PAV 무인 축소모델 개념설계 및 개발시험
변영섭(Young-Seop Byun),송준범(Jun-Beom Song),김재남(Jae-Nam Kim),정진석(Jin-Suk Jeong),송우진(Woo-Jin Song),강범수(Beom-Soo Kang) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.1
본 논문에서는 지상 주행과 비행이 가능한 이중모드 PAV의 무인 축소모델 개념설계 및 개발시험 과정에 관하여 기술하였다. 운용 요구도를 검토한 결과 멀티로터 형상에 나셀틸트 기능을 결합한 쿼드 틸트 프롭형 비행체가 제안되었다. 프로펠러 추진을 위한 모터와 주행을 위한 구동장치를 하나의 나셀에 집적하고, 나셀 틸트 구조에 의해 비행 및 주행모드의 변경이 가능하도록 구현하였다. 개념설계를 통해 주요 설계변수와 초기 제원이 확정되었고, 비행모드 및 주행모드 시험용 플랫폼을 제작하여 기능시험을 수행하였다. This paper describes the conceptual design and development test procedure of a unmanned scaled-down personal air vehicle(PAV) with drive and flight dual mode capability. Trade studies on operational requirements led to the suggestion of a quad tilt prop platform which has nacelle tilt capability with multi rotor configuration. Motors for propeller propulsion and driving mechanism were integrated into a single nacelle, then they were implemented by nacelle tilt mechanism for conversion between the drive and the flight modes. Primary design parameters and initial specifications were confirmed through conceptual design, then functional tests were performed with the test platforms for the drive and the flight modes.
무인지상차량과의 합동운용을 위한 동축반전 회전익형 무인항공기 개념연구
변영섭(Young-Seop Byun),송준범(Jun-Beom Song),송우진(Woo-Jin Song),김정(Jeong Kim),강범수(Beom-Soo Kang) 한국항공우주학회 2011 韓國航空宇宙學會誌 Vol.39 No.5
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. 무언항공기의 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. UAV-UGV teaming concept has been proposed that can compensate for weak points of each platform by providing carrying, launching, recovery and recharging capability for the VTOL-UAV through the host UGV. The teaming concept can expand the observation envelop of the UGV and extend the operational capability of the UAV through mechanical combination of each system. The spherical-shaped coaxial rotorcraft UAV is suggested to provide flexible and precise interface between two systems. Hybrid navigation solution that included vision-based target tracking method for precision landing is investigated and its experimental study is performed. Feasibility study on length-variable rotor to provide the compact configuration of the loaded rotorcraft platform is also described.
실험을 통한 소형 무인헬리콥터의 공력인자 도출 및 제자리 비행 성능 예측
이병언(Byoung-Eon Lee),변영섭(Young-Seop Byun),송준범,강범수(Beom-Soo Kang) 대한기계학회 2008 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2008 No.11
Prediction of the rotor blade performance is important for determining design factors such as weight and size in development of a small-scale helicopter. Generally, prediction of helicopter performance means the estimation of the power required for a given flight condition. However, due to lack of test data and analyzed results for small-scale rotor blade operated at low Reynolds numbers (Re ?10^5), this is not an easy task. As an initial research, this work performs a modeling of a single rotor configuration with FLIGHTLAB and a experimental research with rotor test bed. In this process, we performed small-scale isolated single rotor by experimental and numerical method and achieved good agreement of the hover performance on the test data and simulation results.
김상덕(Sang-Deok Kim),변영섭(Young-Seop Byun),송준범(Jun-Beom Song),이병언(Byoung-Eon Lee),송우진(Woo-Jin Song),김정(Jeong Kim),강범수(Beom-Soo Kang) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.3
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 CCD카메라가 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. The rotorcraft-based unmanned aerial vehicle(UAV) capable of performing close-range surveillance and reconnaissance has been developed. Trade studies on mission feasibility led to the adoption of a coaxial rotorcraft with twin rotors counter-rotating in one axis and driven by electric motors. A commercial off-the-shelf flight control computer(FCC) and a radio frequency modem were adopted for autonomous navigation. In order to achieve an aerial view, commercial charge-coupled device camera was also integrated into the vehicle. The performance of the completed vehicle was proved with manual flight test, and mission capability was verified through waypoint navigation flight after being equipped with FCC. This paper treats the whole process of design and system integration for development of the coaxial rotorcraft UAV.
윤준석(Jun Seok Yoon),송우진(Woo Jin Song),변영섭(Young Seop Byun),구태완(Tae Wan Ku),김정(Jeong Kim),강범수(Beom Soo Kang) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.4
신뢰도 있는 운동모사 시뮬레이터의 적용은 소형 무인항공기의 초기 개발단계에서 비행 플랫폼 성능을 효율적으로 예측 가능하게 한다. 따라서, 운동모사 시뮬레이터에 대한 연구는 소형 무인항공기 개발의 가속화 및 관련 제반경비를 저감에 기여하게 된다. 본 연구에서는 6자유도 시뮬레이터 설계를 위한 기초단계로서, 무인기 플랫폼 성능예측을 위한 주요 설계인자를 정의하고 그에 따른 시뮬레이터의 운동영역을 도출하였다. 주요 설계인자를 바탕으로 액추에이터의 길이, 가속도 및 필요추력을 예측하였다. 또한, 시뮬레이터의 실제 제작과정에서 적절한 액추에어터의 제작 및 선정과 선정된 액추에이터의 전체 운동영역 증대를 위하여, 이러한 연구결과가 적용 가능함을 확인하였다. 아울러, 제안된 설계인자를 고려하여 설계된 소형 시뮬레이터는 무인항공기 설계단계에서 보다 실제적인 운용환경을 제공하리라 판단된다. The application of a reliable motion simulator can contribute effectively in the evaluation of the performance of a vehicle platform in the development stage of a small unmanned aerial vehicle (UAV). Therefore, the research on a reliable motion simulator can accelerate the development of UAV and decrease the relevant cost. In this paper, the design factors considered in the preliminary design stage of a 6 degree-of freedom motion simulator are defined and the motion range of the simulator is described on the basis of these design factors. The length, acceleration, and the required thrust of actuators with respect to the motion simulator under development are also predicted. The motion range can be increased and a suitable actuator can be selected and produced by applying these results in the manufacturing process of the motion simulator. Thus, the reliability of the motion simulators can be achieved during the actual design operation of the UAV.
소형 로터 블레이드의 제자리 비행 성능 시험장치 개발 및 검증
이병언(Byoung-Eon Lee),서진우(Jin-Woo Seo),변영섭(Young-Seop Byun),김정(Jeong Kim),이관중(Kwanjung Yee),강범수(Beom-Soo Kang) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.10
본 논문은 동축반전 로터 블레이드의 성능 특성 파악을 위한 선행연구로서, 단일 로터 블레이드에 대한 공력 데이터 획득 및 성능 특성을 확인하기 위한 연구에 중점을 두었다. 이를 위해 제자리 비행 상태에서 추력과 토크의 측정이 가능한 소형 로터 블레이드용 회전 시험장치를 구성하고 제작하였다. 로터 회전 시험장치는 회전장치부, 센서부, 그리고 데이터 획득 시스템으로 구성되었으며, 고정된 회전속도에서 콜렉티브 피치각을 변화시키면서 추력과 토크를 측정할 수 있도록 하였다. 이를 통하여 저 레이놀즈 수 (Re?3×10?) 영역에서 운용되는 단일 로터의 제자리 비행 성능 시험을 수행하였고 소형 로터 블레이드의 제자리 비행 성능을 획득하여 로터 회전 시험장치의 성능을 검증하였다. This paper presents the work being carried out in order to deduce hover performance of a small-scale single rotor blade as a preliminary study of a small coaxial rotor helicopter development. As an initial research, a test stand capable of measuring thrust and torque of a small-scale rotor blade in hover state was constructed and fabricated. The test stand consists of three parts; a rotating device, a load measuring sensor and a data acquisition system. Thrust and torque were measured with varying collective pitch angle at fixed RPM. Through this research, hover performance tests were conducted for a small-scale single rotor blade operating in low Reynolds number (Re ?3×10?), as well as for verifying the test stand itself for acquiring hover performance.