Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.19
no.1
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pp.1-6
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2011
The free-wing tilt-body aircraft is researched in the flight performance characteristics such as short take-off and landing capability, and reduced sensitivity to gust and center of gravity (CG) change. Due to the main wing separating from the fuselage, the high tiltable empennage, and the stub-wing strongly influencing from the propeller wake, the resulting vehicle aerodynamics and flight dynamics are quite different from those of a conventional fixed-wing aircraft. Using the governing flight dynamics model was studied previously, all of speed and body tilt angle is simulated to determine the flight envelope by a non-linear 3-DOF flight simulation analysis. Though flight performance and trimmability are studied, the flight model of free-wing tilt-body aircraft is to reduce the hidden risk and to achieve the successful flight test. It is analyzed the flight characteristics that distinguishes free-wing tilt-body aircraft from the conventional aircraft.
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.19
no.4
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pp.1-5
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2011
The free-wing tilt-body aircraft is researched in the flight performance characteristics for center of gravity (CG) change. All of speed, body tilt angle and center of gravity change are simulated to determine the flight envelope by a non-linear 3-DOF mathematical model. In flight, this aircraft configuration changes by the tiltable empennage. Then, flight dynamics distinguishes from those of a conventional fixed-wing aircraft. Though flight performance and trimmability are studied by CG change, the flight model of free-wing tilt-body aircraft is to reduce the hidden risk and to achieve the successful flight test. It is analyzed the flight characteristics by CG change that distinguishes free-wing tilt-body aircraft from the conventional aircraft.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.15
no.3
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pp.293-301
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2014
We present a study of vertical dynamics control of an electrostatically levitated gyro-accelerometer considering the wobbling effect and propose a tilt stabilization method with newly introduced control electrodes. Typically, a rotor in a vacuum rotates at high velocity, which may create a drift rate and lead to displacement instability due to the tilt angle of the rotor. To analyze this, first we set up a vertical dynamic equation and determined simulation results regarding displacement control. After deriving an equation for drift dynamics, we analyzed the drift rate of the rotor and the wobbling effect for displacement control quantitatively. Then, we designed new sub-electrodes for moment control that will decrease the drift amplitude of wobbling dynamics. Finally, a simulation study demonstrated that the vertical displacement control with the wobbling compensation electrodes mitigated the rotor's drift rate, showing the effectiveness of the newly proposed control electrodes.
Hyunseo Kang;Nahyeon Roh;Do-young Kim;Min-jun Park
Journal of Aerospace System Engineering
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v.18
no.4
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pp.18-26
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2024
This paper describes the results of a study on Generic Quad Tilt Rotor UAM aircraft, focusing on nonlinear mathematical modeling and the development of real-time simulation software. In this research, we designed a configuration for a Generic Quad Tilt Rotor eVTOL UAM aircraft based on NASA's UAM mission requirements. We modeled the aerodynamics using a database, the prop-rotor dynamics with a thrust database, and included a ground reaction and atmospheric model in the flight model. We defined the control concept for various modes(helicopter mode, transition mode, and airplane mode), derived tilt angle corridors, and formulated flight control requirements. The resultant real-time flight simulation software not only performs trim analysis for Tilt Rotor UAM aircraft but also predicts handling qualities, optimizes tilt angle scheduling based on dynamic characteristics, designs and validates flight control laws for helicopter, transition, and airplane modes, and facilitates flight training through simulator integration.
Narrow commuter vehicles can address many congestion, parking and pollution issues associated with urban transportation. In making narrow vehicles safe, comfortable and acceptable to the public, active tilt control systems are likely to playa crucial role. This paper focuses on the development of an active direct tilt control system for a narrow vehicle that utilizes an actuator in the vehicle suspension. A simple PD controller can stabilize the tilt dynamics of the vehicle to any desired tilt angle. However, the challenges in the tilt control system design arise in determining the desired lean angle in real-time and in minimizing tilt actuator torque requirements. Minimizing torque requirements requires the tilting and turning of the vehicle to be synchronized as closely as possible. This paper explores two different control design approaches to meet these challenges. A Receding Horizon Controller (RHC) is first developed so as to systematically incorporate preview on road curvature and synchronize tilting with driver initiated turning. Second, a nonlinear control system that utilizes feedback linearization is developed and found to be effective in reducing torque. A close analysis of the complex feedback linearization controller provides insight into which terms are important for reducing actuator effort. This is used to reduce controller complexity and obtain a simple nonlinear controller that provides good performance.
The tensile strength of irradiated 3C-SiC, SiC with artificial point defects, SiC with symmetric tilt grain boundaries (GBs), irradiated SiC with GBs are investigated using molecular dynamics simulations at 300 K. For an irradiated SiC sample, the tensile strength decreases with the increase of irradiation dose. The Young's modulus decreases with the increase of irradiation dose which agrees well with experiment and simulation data. For artificial point defects, the designed point defects dramatically decrease the tensile strength of SiC at low concentration. Among the point defects studied in this work, the vacancies drop the strength the most seriously. SiC symmetric tilt GBs decrease the tensile strength of pure SiC. Under irradiated condition, the tensile strengths of all SiC samples with grain boundaries decrease and converge to certain value because the structures become amorphous and the grain boundaries disappear after high dose irradiation.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.3
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pp.207-213
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2005
This paper deals with an autonomous flight guidance and control algorithm design for TR301 tilt-rotor airplane under development by Korea Aerospace Research Institute for simulation purpose. The objective of this study is to design autonomous flight algorithm in which the tilt-rotor airplane should follow the given waypoints precisely. The approach to this objective in this study is that, first of all, model-based inversion is applied to the highly nonlinear tilt-rotor dynamics, where the tilt-rotor airplane is assumed to fly at helicopter flight mode(nacelle angle=0 deg), and then the control algorithm, based on classical control, is designed to satisfy overall system stabilization and precise waypoint following performance. Especially, model uncertainties due to the tiltrotor model itself and inversion process are adaptively compensated in a simple neural network(Sigma-Phi NN) for performance robustness. The designed algorithm is evaluated in the tilt-rotor nonlinear airplane in helicopter flight mode to analyze the following performance for given waypoints. The simulation results show that the waypoint following responses for this algorithm are satisfactory, and control input responses are within control limits without saturation.
In this study, an aerodynamic configuration design and study on performance enhancement of a tilt-rotor UAV were conducted for improving mission capabilities compared to multi-copter type UAV, MC-1/2/3 developed for disaster and policing operation. To improve performance, a new TR5X configuration was developed by modifying the fuselage and tail shape of TR60 UAV and additionally attaching an extended wing to the nacelle. Aerodynamic performances of TR60 and TR5X were compared through computational fluid dynamics (CFD) analysis. In addition, flight performance analysis of full aircraft was conducted. Results showed that main performance requirements of TR5X were satisfied.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2009.04a
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pp.38-41
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2009
Debonding behavior of symmetric tilt bicrystal interfaces with <100> misorientation axis is investigated through molecular dynamics simulations. FCC single crystal copper is considered in each grain and the model is idealized as a grain boundary under mechanical loading. Embedded-Atom Method potential is chosen to calculate the interatomic forces between atoms. Constrained tensile deformations are applied to a variety of misorientation angles in order to estimate the effect of grain boundary angle on local peak stress. A new parameter of symmetric grain-boundary structure is introduced and refines the correlation between grain boundary angle and local peak stress.
In the virtual environment, reality can be enhanced by offering the motion based on a motion simulator in harmony with visual and auditory modalities. In this research the Stewart-Gough-platform-based motion simulator has been developed. Implementation of vehicle dynamics is necessary in the motion simulator for realistic sense of motion, so bicycle dynamics is adopted in this research. In order to compensate for the limited range of the motion simulator compared with the real vehicle motion, washout algorithm composed of high-pass filter, low-pass filter and tilt coordination is usually employed. Generally, the washout algorithm is used with fixed parameters. In this research a new approach is proposed to tune the filter parameters based on fuzzy logic in real-time. The cutoff frequencies of the filters are adjusted according to the workspace margins and driving conditions. It is shown that the washout filter with the fuzzy-based parameters presents better performance than that with the fixed ones.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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