플라잉디스크는 형상이 간단하지만 빠르게 회전하는 점에서 일반적인 항공기의 비행동역학과는 큰 차이를 보인다. 이에 많은 논문에서 풍동이나 전산유체해석을 통해 플라잉디스크의 공력데이터를 획득하였고 그 결과 플라잉디스크가 회전할 때와 회전하지 않을 때 비행특성이 주목할 만한 차이가 있음이 밝혀졌다. 다만 얻어낸 공력데이터가 반영된 비행 시뮬레이션의 검증을 하기 위해 정확한 실험데이터와 자세항법이 필요하다. 실제 플라잉디스크가 비행할 때 부착되는 ...
플라잉디스크는 형상이 간단하지만 빠르게 회전하는 점에서 일반적인 항공기의 비행동역학과는 큰 차이를 보인다. 이에 많은 논문에서 풍동이나 전산유체해석을 통해 플라잉디스크의 공력데이터를 획득하였고 그 결과 플라잉디스크가 회전할 때와 회전하지 않을 때 비행특성이 주목할 만한 차이가 있음이 밝혀졌다. 다만 얻어낸 공력데이터가 반영된 비행 시뮬레이션의 검증을 하기 위해 정확한 실험데이터와 자세항법이 필요하다. 실제 플라잉디스크가 비행할 때 부착되는 센서모듈의 형상, 무게, 위치가 적절하지 않으면 비행특성이 크게 왜곡된 실험 값을 얻게 된다. 또한 빠르게 회전하는 플라잉디스크에 부착된 센서(특히 IMU)는 다양한 잡음요소에 의해 정확한 값을 얻기 힘들뿐 아니라 회전속도의 경우 IMU의 측정범위도 벗어난다. 따라서 본 논문은 가벼우면서 얇고 원형에 가까운 계측모듈을 개발하여 부착 시 플라잉디스크의 비행특성에 미치는 영향을 최소화 하였다. 또한 관성센서로는 측정하기 어려웠던 플라잉디스크의 회전속도를 계측모듈에 탑재된 자기센서를 이용하여 추정하였으며 기존 연구에서 사용하지 않은 GPS를 계측모듈에 탑재하여 플라잉디스크의 위치와 속도를 측정하였다. 특히 반복된 실험에서 자기센서를 통해 플라잉디스크의 회전속도를 얻어 회전감쇠계수를 비행속도와 회전속도의 함수로 제시하였다. 기존에 전산유체해석으로 얻어진 공력계수에 본 연구에서 제시한 회전감쇠계수를 추가하여 플라잉디스크의 공력데이터를 완성하였다. 본 논문은 플라잉디스크의 공력데이터를 기반으로 비행동역학 모델을 제시하였으며 회전할 때 형상의 변화가 없는 점을 활용하여 적절할 오일러 회전순서를 결정하였다. 이를 통해 플라잉디스크의 위치자세항법 시뮬레이터를 개발하였으며 계측모듈에서 측정된 초기 비행속도, 회전속도를 시뮬레이터에 반영하여 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 시뮬레이션으로 얻은 비행궤적을 GPS 위치정보와 비교하여 시뮬레이터의 유효성을 검증하였다.
플라잉디스크는 형상이 간단하지만 빠르게 회전하는 점에서 일반적인 항공기의 비행동역학과는 큰 차이를 보인다. 이에 많은 논문에서 풍동이나 전산유체해석을 통해 플라잉디스크의 공력데이터를 획득하였고 그 결과 플라잉디스크가 회전할 때와 회전하지 않을 때 비행특성이 주목할 만한 차이가 있음이 밝혀졌다. 다만 얻어낸 공력데이터가 반영된 비행 시뮬레이션의 검증을 하기 위해 정확한 실험데이터와 자세항법이 필요하다. 실제 플라잉디스크가 비행할 때 부착되는 센서모듈의 형상, 무게, 위치가 적절하지 않으면 비행특성이 크게 왜곡된 실험 값을 얻게 된다. 또한 빠르게 회전하는 플라잉디스크에 부착된 센서(특히 IMU)는 다양한 잡음요소에 의해 정확한 값을 얻기 힘들뿐 아니라 회전속도의 경우 IMU의 측정범위도 벗어난다. 따라서 본 논문은 가벼우면서 얇고 원형에 가까운 계측모듈을 개발하여 부착 시 플라잉디스크의 비행특성에 미치는 영향을 최소화 하였다. 또한 관성센서로는 측정하기 어려웠던 플라잉디스크의 회전속도를 계측모듈에 탑재된 자기센서를 이용하여 추정하였으며 기존 연구에서 사용하지 않은 GPS를 계측모듈에 탑재하여 플라잉디스크의 위치와 속도를 측정하였다. 특히 반복된 실험에서 자기센서를 통해 플라잉디스크의 회전속도를 얻어 회전감쇠계수를 비행속도와 회전속도의 함수로 제시하였다. 기존에 전산유체해석으로 얻어진 공력계수에 본 연구에서 제시한 회전감쇠계수를 추가하여 플라잉디스크의 공력데이터를 완성하였다. 본 논문은 플라잉디스크의 공력데이터를 기반으로 비행동역학 모델을 제시하였으며 회전할 때 형상의 변화가 없는 점을 활용하여 적절할 오일러 회전순서를 결정하였다. 이를 통해 플라잉디스크의 위치자세항법 시뮬레이터를 개발하였으며 계측모듈에서 측정된 초기 비행속도, 회전속도를 시뮬레이터에 반영하여 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 시뮬레이션으로 얻은 비행궤적을 GPS 위치정보와 비교하여 시뮬레이터의 유효성을 검증하였다.
Flying discs are simple in shape, but show a great difference from the flight dynamics of a typical aircraft in that they rotate rapidly. In many articles, aerodynamic data of a flying disc were obtained through wind tunnel or computational fluid analysis. As a result, it was found that there is a r...
Flying discs are simple in shape, but show a great difference from the flight dynamics of a typical aircraft in that they rotate rapidly. In many articles, aerodynamic data of a flying disc were obtained through wind tunnel or computational fluid analysis. As a result, it was found that there is a remarkable difference in flying characteristics when the flying disc rotates and when it does not rotate. However, accurate experimental data and posture navigation are needed to verify the flight simulation that reflects the obtained aerodynamic data. If the actual shape, weight, and position of the sensor module attached to the flying disc are not appropriate, the flight characteristic is significantly distorted. In addition, the sensors attached to the flying disc (especially the IMU) which are rotating rapidly are not only able to obtain accurate values due to various noise factors, but also deviate from the measurement range of the IMU at the rotational speed. Therefore, this paper develops a light, thin and circular measurement module, minimizing the influence on the flight characteristics of the flying disc during attachment. Also, the rotational speed of the flying disc, which was difficult to measure with the inertial sensor, was estimated by using the magnetic sensor mounted on the measuring module, and the position and velocity of the flying disc were measured by using GPS which was not used in the previous research. Especially, in the repeated experiment, the rotational speed of the flying disc was obtained through the magnetic sensor and the rotational damping coefficient was expressed as a function of the flying speed and the rotational speed. The aerodynamic data of the flying disc were completed by adding the rotational damping coefficient proposed in this study to the aerodynamic coefficient obtained by the computational fluid analysis. This paper presents a flight dynamics model based on the aerodynamic data of the flying disc and determines the appropriate Euler rotation order by utilizing the point that there is no change in shape when rotating. In this paper, we developed a position and orientation navigation simulator for flying disc and simulated the initial flight speed and rotational speed measured by the measurement module in the simulator. Also, the validity of the simulator was verified by comparing the flight trajectory obtained by the simulation with the GPS position information.
Flying discs are simple in shape, but show a great difference from the flight dynamics of a typical aircraft in that they rotate rapidly. In many articles, aerodynamic data of a flying disc were obtained through wind tunnel or computational fluid analysis. As a result, it was found that there is a remarkable difference in flying characteristics when the flying disc rotates and when it does not rotate. However, accurate experimental data and posture navigation are needed to verify the flight simulation that reflects the obtained aerodynamic data. If the actual shape, weight, and position of the sensor module attached to the flying disc are not appropriate, the flight characteristic is significantly distorted. In addition, the sensors attached to the flying disc (especially the IMU) which are rotating rapidly are not only able to obtain accurate values due to various noise factors, but also deviate from the measurement range of the IMU at the rotational speed. Therefore, this paper develops a light, thin and circular measurement module, minimizing the influence on the flight characteristics of the flying disc during attachment. Also, the rotational speed of the flying disc, which was difficult to measure with the inertial sensor, was estimated by using the magnetic sensor mounted on the measuring module, and the position and velocity of the flying disc were measured by using GPS which was not used in the previous research. Especially, in the repeated experiment, the rotational speed of the flying disc was obtained through the magnetic sensor and the rotational damping coefficient was expressed as a function of the flying speed and the rotational speed. The aerodynamic data of the flying disc were completed by adding the rotational damping coefficient proposed in this study to the aerodynamic coefficient obtained by the computational fluid analysis. This paper presents a flight dynamics model based on the aerodynamic data of the flying disc and determines the appropriate Euler rotation order by utilizing the point that there is no change in shape when rotating. In this paper, we developed a position and orientation navigation simulator for flying disc and simulated the initial flight speed and rotational speed measured by the measurement module in the simulator. Also, the validity of the simulator was verified by comparing the flight trajectory obtained by the simulation with the GPS position information.
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