• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제18권2호
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• pp.290-299
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• 2017

Reconfigurable flight control using various kinds of adaptive control methods has been studied since the 1970s to enhance the survivability of aircraft in case of severe in-flight failure. Early studies were mainly focused on the failure of actuators. Recently, studies of reconfigurable flight controls that can accommodate complex damage (partial wing and tail loss) in conventional aircraft were reported. However, the partial wing loss effects on the aerodynamics of conventional type aircraft are quite different to those of BWB(blended wing body) aircraft. In this paper, a reconfigurable flight control algorithm was designed using a direct model reference adaptive method to overcome the instability caused by a complex damage of a BWB aircraft. A model reference adaptive control was incorporated into the inner loop rate control system enhancing the performance of the baseline control to cope with abrupt loss of stability. Gains of the model reference adaptive control were polled out using the Liapunov's stability theorem. Outer loop attitude autopilot was designed to manage roll and pitch of the BWB UAV as well. A 6-DOF dynamic model was built-up, where the normal flight can be made to switch to the damaged state abruptly reflecting the possible real flight situation. 22% of right wing loss as well as 25% loss for both vertical tail and rudder control surface were considered in this study. Static aerodynamic coefficients were obtained via wind tunnel test. Numerical simulations were conducted to demonstrate the performance of the reconfigurable flight control system.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권8호
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• pp.118-128
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• 2004

화염에 의한 종방향 공력 특성의 변화를 해석하기 위하여 고형 화염 모형을 이용한 풍동 시험과 고형 화염 모형과 제트 화염 모델을 이용한 난류 유동 수치 해석을 실시하였다. 화염 경계면 근사 가법을 이용하여 산출한 형상을 본떠 화염 모형을 제작하였으며 제트 화염 모델링 기법을 이용하여 공기와 실제 화염의 열역학적 차이로 인한 오차를 보정한 공기 제트 화염을 생생하였다. 화염과 외부 공기의 간섭에 대해 난류 모델간의 비교를 통하여 정확도와 격자 의존성 등에서 Spalart-Allmaras 모델이 좋은 결과를 주었다. 수치 해석을 통하여 고형 화염 모형과 제트 화염의 차이를 분석하였으며, 실제 비행 시험에 대한 화염 영향을 분석하기 위하여 연소실과 대기 압력 비와 레이놀즈수에 따른 변화를 해석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권7호
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• pp.731-738
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• 2012

본 논문은 상용 유한요소코드인 ANSYS Workbench 12.1과 CFX 12.1을 이용하여 NREL Phase VI Rotor에 대한 공력특성을 입구풍속 7m/s 경우에 대해 연구하였다. 공탄성 효과를 고려하기 위해 약결합 양방향 유체구조 연성기법을 사용하여 타워구조를 제외한 로터파트에 대해서 해석이 수행되었다. 블레이드 끝단의 초기 피치각은 $3^{\circ}$로 설정하였고, 구조해석모델은 등가강성기법을 적용하였다. 신뢰성 있는 수렴판정 결과의 확보를 위해 블레이드 루터부의 굽힘모멘트를 실시간으로 모니터링 하였다. 해석의 신뢰성을 검증하기 위하여 해석결과를 NREL/NASA Ames 풍동 실험결과와 비교 분석하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권5호
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• pp.28-35
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• 2017

자기부상 비접촉식 밸런스(MSBS: Magnetic Suspension and Balance System)는 자기력 및 자기모멘트를 이용하여 기계적 접촉 없이 시험 대상체의 위치 및 자세각을 정밀하게 변경하며 외력을 측정하는 것이 가능하다. MSBS를 활용한 풍동실험의 신뢰도 및 안정성을 확보하기 위해서는 위치 및 자세각 제어시스템의 명령 추종 성능과 구성장비의 고장에 대한 강건성을 높일 필요가 있다. 본 연구에서는 실제 개발된 풍동실험용 MSBS의 시뮬레이션을 통해 Iterative Feedback Tuning (IFT)과 $L_1$ adaptive output feedback 알고리즘을 활용하여 제어 이득값을 자동적으로 최적화하고 전류공급장치의 고장에 강건한 제어시스템을 설계하는 방법의 유효성을 검증하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제15권4호
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• pp.345-355
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• 2014

This paper focuses on aerodynamic and inertial modeling of the propeller for its applications in flight dynamics analyses of a propeller-driven airplane. Unsteady aerodynamic and inertial loads generated by the propeller are formulated using the blade element method, where the local velocity and acceleration vectors for each blade element are obtained from exact kinematic relations for general maneuvering conditions. Vortex theory is applied to obtain the flow velocities induced by the propeller wake, which are used in the computation of the aerodynamic forces and moments generated by the propeller and other aerodynamic surfaces. The vortex lattice method is adopted to obtain the induced velocity over the wing and empennage components and the related influence coefficients are computed, taking into account the propeller induced velocities by tracing the wake trajectory trailing from each of the propeller blades. Aerodynamic forces and moments of the fuselage and other aerodynamic surfaces are computed by using the wind tunnel database and applying strip theory to incorporate viscous flow effects. The propeller models proposed in this paper are applied to predict isolated propeller performances under steady flight conditions. Trimmed level forward and turn flights are analyzed to investigate the effects of the propeller on the flight characteristics of a propeller-driven light-sports airplane. Flight test results for a series of maneuvering flights using a scaled model are employed to run the flight dynamic analysis program for the proposed propeller models. The simulations are compared with the flight test results to validate the usefulness of the approach. The resultant good correlations between the two data sets shows the propeller models proposed in this paper can predict flight characteristics with good accuracy.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권10호
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• pp.877-886
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• 2016

본 연구에서는 단일로터-꼬리로터 형상의 일반 헬리콥터에 대한 개념설계 및 성능해석 기법을 정립하고자 회전익 항공기 개념설계 및 성능해석 코드인 NDARC을 이용하여 UH-60A 헬리콥터에 대한 개념설계 및 성능해석을 수행하였다. 적절히 가정한 임무 형상을 이용하여 UH-60A 헬리콥터의 개념설계를 수행한 뒤 설계 목표 값과의 비교를 통하여 UH-60A 헬리콥터의 형상 및 중량을 적절히 설계할 수 있음을 확인하였다. 더불어, 본 연구로부터 설계된 UH-60A 헬리콥터 모델을 이용하여 다양한 비행 조건에서의 성능해석을 수행한 뒤, 본 연구의 해석 결과를 UH-60A의 성능 시험 및 선행 연구의 해석 결과와 비교하여 본 연구 결과의 타당성을 검증하였다. 그 결과, 단일로터-꼬리로터 형상의 일반 회전익 항공기의 개념설계 및 성능해석 기법을 적절히 정립하였음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권5호
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• pp.342-349
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• 2013

무인항공기가 외형손상을 입는 경우, 비행역학 특성이 변하기 때문에 손상 이전 설계된 제어기는 더 이상 안정적인 제어성능을 보장하지 않는다. 본 논문에서는 주익의 손상이 일어난 무인항공기에 대해서도 강건한 제어성능을 보장하는 신경회로망 적응제어기법을 소개한다. 구동기의 특성에 의한 제어기의 성능저하를 방지하기 위해 Pseudo Control Hedging (PCH)를 추가적으로 사용하였다. 기체고정좌표계의 중심이 항공기의 무게중심에 위치하지 않는 비대칭 동역학을 사용하였으며, 전익형 무인기를 대상 비행체로 하였다. 날개가 손상되지 않은 모델과 손상된 모델의 풍동시험을 통해 얻은 공력데이터를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션의 결과를 통해 제안된 제어기법이 주익의 손상이 발생한 항공기에 대해서도 여전히 안정적인 조종성능을 보장하는 제어기법임을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권7호
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• pp.552-561
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• 2016

본 연구에서는 강제진동 기법을 이용하여 람다형상을 갖는 무미익 무인기의 동안정 미계수를 측정하였다. 강제진동 기법은 시험모델을 일정한 크기의 각 변위로 진동시키면서 항공기에 작용하는 공력의 시간이력(time history) 데이터를 측정하고, 입력진동 대비 공력데이터의 위상차와 진폭을 추출함으로써 비행체의 동안정 미계수를 계산하는 방법이다. 본 연구에서는 롤, 피치, 요 방향으로 각각 진동시킬 수 있는 실험 장치를 설계, 제작하여 국내 최초로 무미익 항공기의 동안정 미계수 측정 시험을 수행하였다. 롤 댐핑 동안정 미계수 측정 결과, 진동 주파수와 진동의 크기가 증가하여도 동안정 미계수의 경향성은 동일하게 나타나며, 전반적으로 측정 받음각 구간에서 안정한 특성을 보였다. 피치 댐핑 동안정 미계수의 경우 작은 진동 주파수에서 동적으로 더 안정해지며, 받음각 $15^{\circ}$ 이상에서는 동적으로 불안정해지는 경향성을 보였다. 각 시험데이터들은 반복성 시험을 통해 데이터의 신뢰성을 검증하였으며, 본 연구에 적용된 강제진동 기법이 무미익 항공기의 동안정 미계수를 성공적으로 측정할 수 있음을 확인하였다.