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논문 상세정보

도심항공 모빌리티(UAM)를 위한 역설계 기법을 사용한 멀티콥터형 eVTOL의 기본 개념설계

Preliminary Conceptual Design of a Multicopter Type eVTOL using Reverse Engineering Techniques for Urban Air Mobility

초록
용어

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대도시 도심의 교통 정체를 해결하기 위한 방법의 하나로 전기수직이착륙 개인항공기(eVTOL PAV)를 활용한 도심항공 모빌리티(UAM)의 관심이 증가하고 있다. 도심항공 모빌리티에 사용할 비행체인 eVTOL은 추진방식에 따라 복합형, 틸트 로터형, 틸트 날개형, 틸트 덕티드 팬형, 멀티콥터형으로 분류된다. 본 연구에서는 멀티콥터형인 에어버스사의 시티에어버스를 기본 모델로 주어진 임무 형상에 맞게 역설계 기법을 사용하여 기본 개념설계를 수행하였다. 공력해석 프로그램인 OpenVSP를 사용하여 표면적과 양항비, 항력계수를 계산하였다. 각 임무 구간별 소요되는 동력을 계산하였고, 그에 맞는 배터리와 모터를 비교하여 선정하였다. 또한 eVTOL 구성품별 중량을 추정하여 전체 총 중량을 예측하였다.

Abstract

As a means of solving traffic congestion in the downtown of large city, the interest in urban air mobility (UAM) using electric vertical take-off landing personal aerial vehicle (eVTOL PAV) is increasing. eVTOL configurations that will be used for UAM are classified by lift-and-cruise, tilt rotors, tilt-wings, tilted-ducted fans, multicopters, depending on propulsion types. This study tries to perform preliminary conceptual design for a given mission profile using reverse engineering techniques by taking the multicopter type Airbus's CityAirbus as a basic model. Wetted area, lift to drag ratio, drag coefficients were calculated using the OpenVSP which is an aerodynamic analysis software. The power required for each mission section of CityAirbus were calculated, and the corresponding battery and motor were selected. Also, total weight was predicted by estimating component weights of eVTOL.

표 / 그림 (24)

본문요약 

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의
  • 본 연구에서는 에어버스 사에서 개발 중인 시티 에어버스의 자료를 바탕으로 역설계 기법을 통한 멀티콥터형 eVTOL 기본 개념설계를 수행하였다.

    본 연구에서는 에어버스 사에서 개발 중인 시티 에어버스의 자료를 바탕으로 역설계 기법을 통한 멀티콥터형 eVTOL 기본 개념설계를 수행하였다.

가설 설정
  • 그러나 본 연구에서는 도심에서 짧은 거리를 운행하는 출퇴근용으로 승객 무게 85 kg, 수하물 무게 15 kg으로, 한사람 당 100 kg으로 가정하여 총 유상하중은 400 kg이다.

    상용 운송기(CAT aircraft; commercial air transport aircraft) 설계 시 승객 당 최대 중량은 수하물 포함 120 kg이다[26]. 그러나 본 연구에서는 도심에서 짧은 거리를 운행하는 출퇴근용으로 승객 무게 85 kg, 수하물 무게 15 kg으로, 한사람 당 100 kg으로 가정하여 총 유상하중은 400 kg이다.

  • 본 연구에서도 PTOW는 시티에어버스의 설계이륙 총중량인 2, 200 kg으로 가정하였으며, eVTOL 구성품별 중량을 추정하여 CTOW를 계산하였다.

    본 연구에서도 PTOW는 시티에어버스의 설계이륙 총중량인 2, 200 kg으로 가정하였으며, eVTOL 구성품별 중량을 추정하여 CTOW를 계산하였다.

  • 수직이착륙 속도는 멀티콥터 항공기의 일반적인 이착륙속도인 5 m/s와 2.5 m/s로 가정하였다[24][25].

    수직이착륙 속도는 멀티콥터 항공기의 일반적인 이착륙속도인 5 m/s와 2.5 m/s로 가정하였다[24][25]. 하강 시 필요한 동력은 하강속도와 호버링 속도의 비가 –2보다 작은 경우에만 유효하다.

  •  값은 알루미늄일 때 220, 유리섬유일 때는 160~180, 탄소 복합재일 때는 137로 가정하였다[33].

    값은 알루미늄일 때 220, 유리섬유일 때는 160~180, 탄소 복합재일 때는 137로 가정하였다[33]. 시티 에어버스는 탄소 섬유 프로펠러이므로 =137로 정하였다[34].

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저자의 다른 논문

참고문헌 (34)

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