• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제13권4호
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• pp.446-457
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• 2012

Aeroelastic analysis of an aircraft with a high aspect ratio wing for medium altitude and long endurance capability was attempted in this paper. In order to achieve such an objective, various structural models were adopted. The traditional approach has been based on a one-dimensional Euler-Bernoulli beam model. The structural analysis results of the present beam model were compared with those by the three-dimensional NASTRAN finite element model. In it, a taper ratio of 0.5 was applied; it was comprised of 21 ribs and 3 spars, and included two control surfaces. The relevant unsteady aerodynamic forces were obtained by using ZAERO, which is based on the doublet lattice method that considers flow compressibility. To obtain the unsteady aerodynamic force, the structural mode shapes and natural frequencies were transferred to ZAERO. Two types of unsteady aerodynamic forces were considered. The first was the unsteady aerodynamic forces which were based on the one-dimensional beam shape; the other was based on the three-dimensional FEM model shape. These two types of aerodynamic forces were compared, and applied to the foregoing flutter analysis. The ultimate goal of the present research is to analyze the possible interaction between the rigid-body degrees of freedom and the aeroelastic modes. This will be achieved after the development of a reliable nonlinear beam formulation that would validate the current results as well as enable a thorough investigation of the nonlinearity. Moreover, such analysis will allow for an examination of the above-mentioned interaction between the flight dynamics and aeroelastic modes with the inclusion of the rigid body degrees of freedom.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권7호
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• pp.479-487
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• 2022

본 논문에서는 한국항공대학교에서 연구, 개발한 태양광 무인기 KAU-SPUAV의 자동 비행을 위한 제어기 설계 및 유도기법에 관하여 기술했다. 와류격자법을 활용하여 공력계수들을 계산했고 이를 항공기의 6자유도 방정식에 적용했다. 또한 깃요소이론을 활용하여 프로펠러의 추력 및 토크계수를 계산했다. 상승풍을 맞닥뜨렸을 때 효율적으로 활공하기 위하여 추력을 사용한 고도제어기가 KAU-SPUAV에 사용되었다. 또한 태양광 무인기의 장기체공 임무를 위해 운용 중에 발생하는 바람의 영향을 고려하기 위한 바람 추정 기법을 적용하였고, 강한 맞바람에 대처하기 위한 유도기법과 자동 착륙 알고리즘을 구성하였으며 2021년 8월, 56시간 33분의 태양광 장기체공 실험을 통해 제어 및 유도기법의 성능을 검증하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제12권1호
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• pp.78-83
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• 2011

Traditional autopilot design requires an accurate aerodynamic model and relies on a gain schedule to account for system nonlinearities. This paper presents the control architecture applied to a dynamic model inversion at a single flight condition with an on-line neural network (NN) in order to regulate errors caused by approximate inversion. This eliminates the need for an extensive design process and accurate aerodynamic data. The simulation results using a developed full nonlinear 6 degree of freedom model are presented. This paper also presents the stability evaluation for control systems to which NNs were applied. Although feedback can accommodate uncertainty to meet system performance specifications, uncertainty can also affect the stability of the control system. The importance of robustness has long been recognized and stability margins were developed to quantify it. However, the traditional stability margin techniques based on linear control theory can not be applied to control systems upon which a representative non-linear control method, such as NNs, has been applied. This paper presents an alternative stability margin technique for NNs applied to control systems based on the system responses to an inserted gain multiplier or time delay element.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권2호
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• pp.67-74
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• 2005

본 논문에서는 3단형 발사체의 TVC 자세제어설계 및 벤딩필터 설계 결과를 제시하였다. TVC 자세제어기로 사용된 비례미분 제어기의 이득을 안정성 여유 조건을 토대로 제어루프의 고유주파수의 함수 형태로 결정되도록 하였으며, 유연모드 안정화를 위한 벤딩필터의 계수는 파라미터 최적화 기법을 이용해서 주어진 안정성 구속조건을 만족시키도록 결정하였다. 설계된 TVC 제어기와 벤딩필터의 타당성 및 성능에 대한 최종적인 분석은 비선형 6자유도 시뮬레이션을 통하여 수행되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권9호
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• pp.982-989
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• 2009

Parallel Kinematic Mechanism (PKM) is a device to perform the various motion in three-dimensional space and it calls for six degree of freedom. For example, Parallel Kinematic Mechanism is applied to machine tools, medical equipments, MEMS, virtual reality devices and flight motion simulators. Recently, many companies have tried to develop new Parallel Kinematic Mechanism in order to improve the cycle time and the precisional tolerance. Parallel Kinematic Mechanism uses general universal joint and spherical joint, but such joints have accumulated tolerance problems. Therefore, it causes position control problem and dramatically life time reduction. This paper focused on the rolling element to improve sliding precision in new sliding ball joint development. Before the final design and production, it was confirmed that new sliding ball joint held a higher load and a good geometrical structure. FEM analysis showed a favorable agreement with tensile and compressive testing results by universal testing machine. In conclusions, a new sliding ball joint has been developed to solve a problem of accumulated tolerance and verified using tensile and compressive testing as well as FEM analysis.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권7호
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• pp.600-609
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• 2017

탐색기의 센서 영상을 이용하여 최종 표적에 대한 선정을 수동 또는 자동으로 할 수 있는 표적 관리 모의 시스템을 개발하였다. 모의 시스템은 비행체 시스템과 지상 시스템으로 구성하였다. 비행체 시스템은 비행체의 운동역학과 센서 영상을 모의하고 지상 시스템은 표적 템플릿 모의와 지상 제어기를 모의를 수행한다. 비행체의 운동역학은 의사 6자유도를 기반으로 비례항법유도기법을 사용한다. 탐색기의 센서 영상은 알려진 적외선 영상 렌더링 기법을 이용하여 직접 개발하였으며 상용 프로그램과 비교하여 검증하였다. 지상제어기는 사용자 편의를 위해 임무에 관련된 정보를 가능한 많이 전시할 수 있는 사용자 인터페이스로 구성하였다. 최종적으로 표적 격추 임무 모의를 통해 요구하는 성능에 만족함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권3호
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• pp.274-279
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• 2010

본 논문에서는 원 형상에 비해 20% 축소 설계된 수평 핀을 부착한 전투기의 외부 연료 탱크의 정적인 세로 안정성을 해석하고 투하궤적을 분석하였다. 얇은 에어포일의 공력 자료를 이용하여 연료 탱크의 정적 피칭 안정성을 해석한 결과는 풍동 실험 결과와 거의 일치하였다. 연료탱크의 6자유도 운동방정식에 대한 수치적인 모사에서 얻은 낙하 궤적을 실제 모델의 투하 실험 궤적과 비교 분석한 결과 투하 시 항공기의 자세가 연료 탱크의 수직 이동 궤적에는 영향을 미치지 않지만 수평 이동 궤적에는 상당한 영향을 미치게 됨을 알 수 있었다. 이와 같은 이론 해석 및 실험 결과의 분석을 통해 재설계 핀을 부착한 외부 연료 탱크를 비행 중 항공기로 부터 분리할 때 비행운용 규범을 기준으로 수행한다면 항공기의 안전성을 보장할 수 있음이 검증되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권4호
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• pp.281-290
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• 2021

기존 레이다 시스템에 비해 다양한 이점을 제공하는 능동 위상 배열 (AESA) 레이다의 성공적인 운용을 위해서는 정확하고 강건한 항법이 중요하다. 본 논문은 AESA 레이다를 탑재한 항공기의 EGI 시스템을 기반으로 한 통합 항법의 성능 분석에 대한 연구를 소개한다. GPS 및 IMU 입력을 생성하는 모델이 개발되었고, GPS/IMU 약결합 항법 필터가 구성되었다. GPS/IMU 모델 및 항법 필터와 함께 6자유도 항공기 시뮬레이터를 사용하여 항법 성능을 평가하는 절차가 소개되었다. 성능 분석 절차의 단계는 사례 연구와 함께 설명되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권3호
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• pp.217-225
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• 2013

통상적인 쿼드로터 항공기는 네 개 로터의 회전 속도에 의한 추력 벡터의 크기를 조절하여 자세를 제어한다. 본 연구에서는 기존에 개발된 쿼드로터 항공기의 단점을 개선하기 위해서 사이클릭 피치 제어가 가능한 쿼드로터 항공기를 설계하였다. 콜렉티브와 사이클릭 제어를 사용하는 쿼드로터 항공기는 각 로터의 회전속도를 모두 동일하게 유지함으로써 진동에 의한 구조적인 문제를 해소할 수 있으며, 12개의 자유도를 가지므로 다양한 자세에서의 비행이 가능하기 때문에 자동 비행과 실용적 임무가 가능한 고성능 항공기로서 적합하다. 본 연구에서 개발하는 쿼드로터 항공기의 모델링은 FLIGHTLAB을 이용하여 비선형 모델을 구성하였으며, 각 비행 조건에서의 선형 모델을 이용하여 LQR 제어기 설계 및 비선형 시뮬레이션을 통해 제어기의 성능을 검증하였다. 본 논문은 사이클릭 피치 제어가 가능한 쿼드로터의 모델링 및 시뮬레이션 결과를 보여준다.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제32권2호
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• pp.189-217
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• 2017

1950년 미국을 시작으로 1951년에는 한국의 방공식별구역이 선포되었다. 초기의 방공식별구역은 순전히 방공임무와만 연계되었으나, 해양자원과 해양에 대한 관할권행사에 대해 세계 각국들이 그 영향력을 확대하려는 경향이 나타나면서 변화되었다. 특히 중국이 동중국해 방공식별구역을 2013년 10월에 선포하면서 방공식별구역 내를 비행하는 모든 항공기는 비행계획서를 중국의 항공관제 당국 또는 국방당국에 제출할 것을 강제하였고 제출하지 안으면 무력을 사용하겠다고 공표하였으며, 또한 해양 분쟁이 격화되고 있는 남중국해에도 방공식별구역을 선포할 것을 예고하면서 방공식별구역이 확연히 국가의 관할권행사 권역으로서 영토 및 배타적 경제수역 등과 연계됨을 여실히 보여주고 있다. 이에 대응하여 2013년 12월 15일 확장된 한국 방공식별구역은 중국의 동중국해 방공식별구역, 일본의 외곽 방공식별구역과 중첩되어 있다. 중첩된 구역은 우리나라뿐만 아니라 중국, 일본도 자신들의 대륙붕과 배타적 경제수역이라고 주장하는 수역의 상공이다. 그리고 한국 방공식별구역에서 식별업무를 수행함에 있어서 주변국과의 우발충돌을 방지하기 위해 한 중 일은 양자 간에 군사력 사용에 강제력을 미치는 군사협정을 체결하여 운영하고 있다. 이러한 군사협정과 방공식별이라는 국가 행위가 지속되고 반복되며 상대국의 묵인을 받는 다면 아직까지 방공식별구역이 국제성문법이나 국제관습법에 의하여 인정된 공역이 아니지만 지역관습법으로 형성되고 있다고 보아야 한다. 그리고 방공식별구역 내에서 식별업무를 하는 것은 국가 기관인 군사당국의 행위이므로 잘못된 행위로 인한 관습법화는 다른 국가 기관의 행위인 주변국과의 해양경계 획정에도 부정적 영향을 미치게 되어 국익에 심각한 악영향을 초래할 수 있으므로 해양경계획정 등과 같은 다른 분야 행위도 고려하여 운영 규칙을 지정하고, 주변국과 군사회담에 임하여야 한다. 방공식별구역에서 비행계획서의 제출은 유엔해양법이 정한 공해상 비행의 자유를 충분히 향유할 수 있도록 영공으로 진입하지 않는 경우에는 제출을 강제하지 않도록 군용항공기 운용 등에 관한 법률을 정비하여야 한다. 방공식별구역 진 출시에 합동참모의장의 승인을 받도록 한 군용항공기 운용 등에 관한 훈령도 군인이 아닌 민간인에 적용하기 위해서는 국방부장관의 승인을 받거나 법규명령으로 제정되어야 한다. 또한 방공식별구역의 운용과 관리에 있어서 동북아에서 지역관습법화를 고려하여 상대국에 관리권한을 양도하는 행위는 반드시 배제되어야 한다. 특히 배타적 경제수역의 상공에 방공식별구역이 설정되어 있으므로 안보와 관련된 권한 등을 상대국에 양도하는 군사협정은 부작위에 의한 결과로도 발생하지 않도록 하여야 한다. 한 중 일 러 간에 방공식별구역 운영과 관리에 관한 내용이 포함된 군사협정을 체결하였거나 협상 중에 있어 동북아에서는 지역관습법이 형성되고 있다고 보여 진다.