[논문]3.0m급 저고도 장기체공 태양광 무인기 시스템 연구

정재백; 김태림; 김도영; 문석민; 배재성; 박상혁

doi:10.20910/jase.2023.17.4.10

3.0m급 저고도 장기체공 태양광 무인기 시스템 연구
A Study on 3.0m Low-Altitude Long-Endurance Solar Powered UAV System 원문보기

항공우주시스템공학회지 = Journal of aerospace system engineering, v.17 no.4, 2023년, pp.10 - 17

정재백 (한국항공대학교 항공우주산업기술연구소) , 김태림 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학과) , 김도영 (한화시스템 항공개발센터) , 문석민 (항공우주연구원 항공연구소) , 배재성 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부) , 박상혁 (한국항공대학교 항공우주 및 기계공학부)

초록
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본 논문은 한국항공대학교에서 연구 및 개발한 태양광 무인기에 관한 것으로, 주익 4.2 m 장기체공 태양광 무인항공기 KAU-SPUAV-2019에 대한 연구를 기반으로 하여 임무 비행을 위해 개발한 주익 3.0 m 태양광 무인항공기 KAU-SPUAV-2020의 시스템 설계에 관하여 기술하였다. 기체의 경량화를 위하여 동체에 복합재료를 적용하였고, 태양광 충전 시스템을 적용하였다. 임무 수행 활용성을 위하여 비상시 긴급하게 착륙하기 유리하도록 Deep Stall Landing이 가능하도록 제작하였으며, 강제 실속 착륙 시 항공기에 가해지는 충격을 흡수하기 위한 에어백 모듈을 장착하였다. 개발된 3.0 m 태양광 무인항공기의 비행 성능 및 임무 수행 능력은 비행 실험을 통해 그 수행 능력을 검증하였으며, 147 km에 달하는 제주도 해안선을 3 시간 50 분 만에 비행하는 것에 성공함으로 태양광 무인항공기가 다양한 분야에서 촬영, 모니터링 임무에 활용 가능함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper describes the research and development of a 3.0 m Solar-Powered UAV system for mission flight that is based on the 4.2 m Solar-powered UAV. Both the Solar-Powered UAVs were lightened in weight by applying a composite fuselage and solar charging system. Also, a deep stall landing application and airbag module were installed for usability in mission performance. The flight performance of the Solar-Powered UAV system was verified through flight test. In particular, the 3.0 m Solar-Powered UAV performed continuous flight along the coastline of Jeju Island for 147 km in 3 hours and 50 minutes, and its performance as a mission flight was also confirmed.

주제어

표/그림 (29)

그림 Fig. 1 Solar Powered UAVs
그림 Fig. 2 Configuration of UAV
표 Table 1 Components of Volume Coefficient
그림 Fig. 3 KAU-SPUAV-2020 XFLR5 Modelling
그림 Fig. 4 Design of 3.0 m SPUAV Fuselage
그림 Fig. 5 System Configuration
표 Table 2 Conditions of XFLR 5 Analysis
표 Table 3 Results of XFLR 5 Analysis
그림 Fig. 6 Solar Cell Array
그림 Fig. 7 MPPT Module
표 Table 4 Propulsion System
표 Table 5 Specification of Battery
표 Table 6 Specification of 1/2 size Ke1 C-60 Solar Cell
표 Table 7 Specification of Solar Cell Modules
그림 Fig. 8 Airbag System Configuration
그림 Fig. 9 Airbag Module Test
그림 Fig. 10 Accelerometer Location
그림 Fig. 11 Airbag Configuration
표 Table 8 Accelerometer Data
표 Table 9 Airbag Specification
그림 Fig. 12 Fuselage Structure
그림 Fig. 13 3.0 m Wing Structure
그림 Fig. 14 3.0 m Main Wing
그림 Fig. 15 Real-time Monitoring Payload
그림 Fig. 17 Power System of Solar Powered UAV
그림 Fig. 16 KAU-SPUAV-2020
표 Table 10 Spec of KAU-SPUAV-2020
그림 Fig. 18 Path of Continuous Flight Test
그림 Fig. 19 Continuous Flight Test Result

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