축소모델을 이용한 eVTOL PAV 컨셉트 타당성 연구 = Feasibility Study of an eVTOL PAV with Scale-down Model
저자
발행사항
서울 : 건국대학교 대학원, 2021
학위논문사항
학위논문(석사)-- 건국대학교 대학원 : 스마트운행체공학과 스마트운행체전공 2021. 2
발행연도
2021
작성언어
한국어
주제어
발행국(도시)
서울
형태사항
59 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 김상호
UCI식별코드
I804:11004-200000359899
소장기관
최근 무인항공기 기술의 발전에 따라 제안된 개인용 항공기, 그리고 전동 추진은 항공기 설계 분야에 새로운 도전을 제시하고 있다. NASA에서는 개인용 항공기에 현대 사회의 자가용에 가까운 역할을 기대하며, 따라서 이착륙을 위한 활주로와 주기를 위한 추가 시설 등이 필요치 않은 eVTOL과 roadable aircraft 개념이 주목받고 있다.
본 연구는 도로 주행이 가능하며 수직 이착륙 및 고속 전진 비행이 가능한 탠덤 윙 Y4 쿼드콥터 틸트윙 항공기 컨셉트, PAV-KC를 제시하고 PAV-KC의 컨셉트가 타당한지, 실현 가능한지를 보이기 위해 1/6 비율 축소 모델 항공기를 설계, 총 3회에 걸쳐 제작 및 비행 시험을 수행하였다.
축소 모델은 4개월간 총 3번에 걸쳐 제작되었으며, 1번부터 3번까지 각각 192인시, 224인시, 160인시를 들였다. 각각의 축소 모델은 특정한 검증 목표를 가지고 비행 시험을 수행하였으며, 비행 제어 컴퓨터의 데이터 로그를 통해 해당 목표를 충족시켰는지에 대한 검증을 거쳐 호버링 성능과 천이 중 안정성을 검증하고, 탠덤 윙 항공기의 과안정 현상과 그 원인을 파악하고 해결 방안을 제시하였다.
본 연구에서 수행한 축소 모델을 통한 컨셉트의 타당성 검증 과정은 본 연구에서 제안된 형상에만 국한되지 않으며, 다른 컨셉트 제안 및 실현 가능성 증명 과정에서도 마찬가지로 사용되어 효율적인 실현 가능성 및 타당성 검증 수단이 될 수 있을 것으로 기대한다.
Recent advances in unmanned aerial vehicle brought personal air vehicle and electric power systems into aviation, offering a new challenge for aircraft designs. Research from NASA suggests that PAVs will be replacing modern private cars, and eVTOLs and roadable aircraft concepts are being proposed for PAV uses.
This research suggests PAV-KC concept, a tandem-wing Y4 quadcopter tiltwing aircraft that is road-legal, capable of both vertical takeoff and landing and forward flight as fixed-wing aircraft. The concept shows its feasibility through 1/6 scale-down model. Three scale-down models were made with 192, 224, and 160 manhours each, and went through flight tests with specific objects to fulfill. Dataflash logs from their ArduPilot FC were analyzed to determine if the goals were satisfied. Hover and transitional stability performance were sufficient, but over-stabilizing in descent lead into failure in full fixed-wing flight. The cause of the over-stabilization was identified, and a solution was offered to counter this problem.
Verifying feasibility through a scale-down model is not limited to PAV-KC concept, and it is hoped that this study will be applied to other PAV concepts or such, making this study a way to verify feasibility cost- and time-efficiently.
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