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인간동력 항공기용 프로펠러 성능해석
Propeller Performance Analysis for Human Powered Aircraft 원문보기

항공우주기술 = Aerospace engineering and technology, v.12 no.2, 2013년, pp.193 - 201  

박부민 (엔진요소기술팀)

초록
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프로펠러는 인간동력 항공기 추진시스템의 중요한 구성품이다. 높은 프로펠러 효율을 얻기 위하여 프로펠러는 큰 지름을 가지고 느리게 구동된다. 프로펠러는 인간동력 항공기용 프로펠러 설계 프로그램을 사용하여 설계되었다. 프로펠러의 피치는 지상에서 조정이 가능하다. 본 논문에서는 여러 가지 변수에 대하여 설계에 사용된 동일한 프로그램을 통하여 프로펠러의 성능 해석을 수행하였다. 또한, 파일롯의 체력이나 비행속도의 변화에 따른 탈 설계점 해석도 수행하였다. 설계된 프로펠러는 카본 복합재의 초경량 구조로 제작되어 총 950g의 무게로 제작되었다. 제작된 프로펠러는 아이언 버드에서의 지상 성능 시험을 통하여 속도 및 동력을 측정하고 튜닝을 수행하여 실기에 장착되어 최종적으로 291 m 비행에 성공하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Propeller is an important component of Human Powered Aircraft (HPA) propulsion system. HPA uses large diameter low rotational speed propeller to get high propeller efficiency. The propeller was designed by HPA propeller designing program. The propeller pitch is adjustable by rotating the blade axis ...

주제어

#인간동력 항공기   #프로펠러 설계   #아이언버드 시험  

AI 본문요약
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  • 표 1은 국내외에서 가장 널리 사용되고 있는 사이클링에 대한 인간 동력 표이다.3) 표의 값은 몸무게 1 kg 당 출력을 나타낸다.
  • 이로부터, 몸무게 60 kg 의 파일롯의 경우, 약 420 W 의 동력을 1분간 유지할 수 있을 것으로 예상된다. 마진을 고려하여 400 W를 인간동력의 기준으로 하고, 여기서 구동시스템의 기계적 손실 10%를 가정하여 360 W를 프로펠러 축동력으로 설정하였다. 이를 인간 동력 비행기의 프로펠러 및 기체를 설계하는데 있어 기초 자료로 사용하였다.
  • 이론적으로 프로펠러의 지름이 클수록 효율이 좋아지나, 항우연 시범기의 기체 높이가 1.6 m 인 관계로, 지면과의 간섭을 피하기 위하여 지름은 3 m 로 설정하였다. Daedalus의 경우는 프로펠러의 지름이 3.
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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
인간 동력 항공기란 무엇인가 인간 동력 항공기란 인간의 근력으로만 비행을 하는 항공기로써 인간의 근력이 가장 중요한 동력원이다. 표 1은 국내외에서 가장 널리 사용되고 있는 사이클링에 대한 인간 동력 표이다.
Propeller Designer 프로그램의 특징은 무엇인가 프로펠러의 설계는 인간동력기 프로펠러 설계용 공개 프로그램인 Propeller Designer 를 사용하였다. 이 프로그램에는 성공적으로 비행한 이전의 인간동력기 프로펠러에 대한 데이터베이스가 들어 있으며, 일본의 버드맨 랠리 대회를 비롯한 해외의 많은 인간동력기 대회 출전 팀들이이 프로그램을 사용하여 프로펠러를 설계한 것으로 알려져 있다.
최초의 비행은 몇년도에 이루어 졌는가 하늘을 비행하고픈 인류의 열망은 오랜 역사를 가지고 있다. 수많은 시도에도 불구하고 최초의 비행은 1903년 동력을 이용한 라이트형제의 비행 성공이후 결실을 맺게 된다. 이후 전쟁을 거치면서 비행기는 큰 발전을 하게 된다.
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참고문헌 (6)

  1. 이일우 "인력 비행기(Human Powered Aircraft) 이야기," KSAS 매거진 제3권 제1호, 2009, p. 23-31 

  2. http://www.propdesigner.co.uk/ 

  3. Hunter Allen and Andrew Coogan, "Training and racing with a powermeter" 2nd Ed., Velopress, 2005 

  4. Wilson, D.G., "Bicycling Science" 3rd Ed., MIT Press, 2004 

  5. W. F. Durand, "Tests on thirteen navy type model propellers", NACA report No. 237, 1927 

  6. E. P. Hartman and D. Biemann, "The aerodynamic characteristics of four full-scale propellers having different plan forms", NACA report No. 643, 1938 

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