Development and Flight Test of Variable-Camber and Variable-Chord Morphing Flap

가변캠버 가변시위 모핑 플랩의 개발 및 비행실험

This study developed a morphing technology applicable to unmanned aerial vehicles (UAVs) with diverse flight characteristics. Existing morphing technologies require additional mechanisms and driving devices, posing challenges in constructing features such as ribs and spars within the wing structure, leading to structural instability. To address this, we developed a Variable-Camber and Variable-Chord (VCC) morphing flap that could maintains a continuously transforming surface during deformation, altering both camber shape and chord length simultaneously. Furthermore, we conducted design and fabrication of UAV wings incorporating these morphing flaps, ensuring structural stability by developing specialized shapes. Furthermore, structural experiments were conducted to simulate flight loads, followed by actual flight tests to validate performances of both morphing mechanism and wings. Finally, wind tunnel tests were conducted to compare results with aerodynamic analysis, confirming the effective applicability of this morphing technology.

본 연구에서는 다양한 비행 특성을 갖는 무인기에 적용 가능한 모핑 기술의 개발을 탐구하였다. 기존의 모핑 기술은 추가적인 메커니즘과 구동 장치를 필요로 하며, 이로 인해 날개 내부에 리브나 스파 등을 구성하는 것이 어려워 구조적 불안정을 초래할 수 있다는 문제가 있었다. 이를 극복하기 위해 변형 중 연속 표면을 유지하며 캠버의 형상과 시위의 길이가 동시에 변하는 VCC(Variable-Camber Variable-Chord) 모핑 플랩을 개발하였다. 더불어, 이러한 모핑 플랩을 적용한 무인기 날개의 설계와 제작을 수행하였다. 이러한 날개는 구조물의 부재와 구조적 불안정성을 해결하기 위한 특수한 형상을 개발하여 안정성을 확보하였다. 또한, 모핑 메커니즘과 모핑 날개의 성능을 검증하기 위해 비행하중을 모사한 구조 실험과 실제 비행 실험을 수행하였다. 마지막으로, 모핑 날개의 성능을 확인하기 위해 풍동 실험을 실시하여 결과를 공력해석과 비교하였다. 이를 통해 새로운 모핑 기술의 효과적인 적용 가능성을 확인하였다.