The propulsion technology used in unmanned Aerial Vehicles (UAVs)—which represent one of the most important development directions in aviation—is significantly related to their flight performance. This review paper discusses the different types of propulsion technologies used in unmanned aerial vehicles, namely the internal combustion engine (reciprocating, rotary, and gas turbine engines), the hybrid system, and the pure electric system. In particular, this paper presents and discusses the classification, working principles, characteristics, and critical technologies of these types of propulsion systems. These findings are expected to be helpful in establishing a development framework, comprehensive views, and multiple comparisons of future UAV propulsion systems.
Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), which were used for military purposes, are gradually expanding their application fields under the influence of electrification and digitalization. Starting from the field of aerial imaging and Intelligence Surveillance and Reconnaissance (ISR) mission, nowadays the possibility of Urban Air Mobility (UAM), which transports passengers and cargo with drones, is widely under discussion. In order to occupy the rapidly growing global unmanned aerial vehicle market in advance, it is necessary to secure core technologies and develop key UAVs components based on the new technologies. In the navigation field, it is necessary to secure a precise position with guaranteed reliability and continuity, unrelated to the operating environments. The reliability and continuity should be secured in the algorithm level and in the H/W component levels also. In order to achieve this technical goal, the Ministry of Science and ICT has launched the 'Unmanned Vehicle Core Technology Research and Development Program' in 2019 to support the R&D on the unmanned vehicle technologies. In this paper, authors introduce the unmanned vehicle core technology research and development program to the related researchers. The authors summarize the backgrounds of the program and show the technological tasks and objectives on the sub-programs in the unmanned vehicle navigation program. We present the program schedules especially focused on the test and evaluation of the developed technologies and components.
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.30
no.4
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pp.57-64
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2022
A study on propllers for unmaned aerial vehicles is conducted using the open softwares. Since the shape of the propeller is closely related to the thurst characteristics of the propulsion system, adopting an appropriate propeller will significantly reflect stable aerodynamic performances. In this study, propellers for unmanned aerial vehicles were modeled by using OpenVSP and Propel for comparison, the thrust characteristics according to the number of blades and the diameter of the propeller were analyzed. In addition, the tendency of thrust characteristics according to various propeller pitch angles was confirmed. Based on the analysis results of this study, the applicability of the propeller shape to the design of the unmanned aerial vehicle was confirmed. It is shownthat the analysis results of this study can be utilized when modeling the propeller shape in research such as a conceptual design of unmanned aerial vehicle. In this case, it should be noted that OpenVSP does not involve the viscous effect of air.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.50
no.1
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pp.47-57
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2022
UAVs have been deployed various missions such as deception, reconnaissance and attack since they have been applied in battlefield and achieved missions successfully instead of man. In the past, it is impossible for UAVs to conduct autonomous missions or cooperative mission between manned aircraft due to the limitation of the technology. However, theses missions are possible owing to the advance in communication and AI Technology. In this research, we identified the possible cooperative missions between manned and unmanned team based on air-to-air mission. We studied cooperative manned and unmanned tactics about fighter sweep mission which is the core and basic operation among various air-to-air missions. We also developed cooperative tactics of manned and unmanned team by classifying nonstealth and stealth confrontational tactics. Hereafter, we verified the validity of the suggested tactics using computer simulations.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.12
no.1
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pp.16-23
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2011
In this paper, nonlinear model predictive control (NMPC) is addressed to develop formation guidance for multiple unmanned aerial vehicles. An NMPC algorithm predicts the behavior of a system over a receding time horizon, and the NMPC generates the optimal control commands for the horizon. The first input command is, then, applied to the system and this procedure repeats at each time step. The input constraint and state constraint for formation flight and inter-collision avoidance are considered in the proposed NMPC framework. The performance of NMPC for formation guidance critically degrades when there exists a communication failure. In order to address this problem, the modified optimal guidance law using only line-of-sight, relative distance, and own motion information is presented. If this information can be measured or estimated, the proposed formation guidance is sustainable with the communication failure. The performance of this approach is validated by numerical simulations.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.1
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pp.90-96
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2020
In this era, intelligence is considered a major factor in the defense sector. As a result, securing technology for weapons systems for monitoring and reconnaissance of companies has become inevitable. As a result, UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) have been developed and are actively operating around the world if the flight operation of manned aircraft is restricted, such as in environments that are too dangerous, messy or boring for the military to perform directly. The system of unmanned aerial vehicles, which has been researched and developed in Korea, includes Air Vehicle Test Equipment(AVTE). AVTE is equipment that is connected to an UAV to check its status and allows the operator to check its flightability by issuing an operational command to the UAV and verifying that it follows the command values. This study conducts fault finding on the phenomenon where the AVTE has stopped operating due to engine noise during these operations and analyzes the cause in terms of software, hardware and external environment. Present improvement measures according to the cause are analyzed and the results of verifying that the proposed measures can prevent failure are addressed.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.49
no.3
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pp.185-195
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2021
The flapping-wing micro air vehicle (FW-MAV) in this study utilizes the cambered wings made of quite flexible material. Similar to the flying creatures, the present cambered wing uses three different materials at its leading edge, vein, and membrane. And it is constrained in various conditions. Since passive rotation uses the flexible nature of the wing, it is important to select an appropriate material for a wing. A three-dimensional fluid-structure interaction solver is developed for a realistic modeling of the cambered wing. Then a parametric study is conducted to evaluate the aerodynamic performance in terms of the elastic modulus of leading edge and vein. Consequently, the elastic modulus plays a key role in enhancing the aerodynamic performance of FW-MAVs.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.15
no.1
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pp.25-33
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2020
Multipath routing protocols with unmanned aerial vehicles have been proposed to improve reliability in tactical ad hoc networks. Most of existing studies tend to establish the paths with multiple metrics. However, these approaches suffer from link loss and congestion problems according to the network condition because they apply same metric for both ground and air path or employ the simple weight value to combine multiple metrics. To overcome this limitation, in this study, we propose new routing metrics for path over unmanned aerial vehicles and use the multi-criteria decision making (MCDM) method to determine the weight factors between multiple metrics. For the case studies, we extend the ad-hoc on-demand distance vector protocol and propose a strategy for modifying the route discovery and route recovery procedure. The simulation results show that the proposed mechanism is able to achieve high end-to-end reliability and low end-to-end delay in tactical ad hoc networks.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.1
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pp.7-13
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2015
Unmanned air vehicles (UAVs) are getting popular not only as a private usage for the aerial photograph but military usage for the surveillance, reconnaissance and supply missions. For an UAV to successfully achieve these kind of missions, geolocation (localization) must be implied to track an interested target or fly by reference. In this research, we adopted multi-sensor fusion (MSF) algorithm to increase the accuracy of the geolocation and verified the algorithm using two multicopter UAVs. One UAV is equipped with an optical camera, and another UAV is equipped with an optical camera and a laser range finder. Throughout the experiment, we have obtained measurements about a fixed ground target and estimated the target position by a series of coordinate transformations and sequential Kalman filter. The result showed that the MSF has better performance in estimating target location than the case of using single sensor. Moreover, the experimental result implied that multi-sensor geolocation algorithm is able to have further improvements in localization accuracy and feasibility of other complicated applications such as moving target tracking and multiple target tracking.
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