초록

○ 연구결과
- 안전항법시스템 개발 : 무인헬기의 자세유지 측정용 모니터링 시스템 개발, 무인헬기 조종 시뮬레이터 개발, 자세제어 및 비상대응 안전항법 시스템 개발
- 항공방제시스템 개발 : 미량살포용 노즐 및 붐 설계, ULV(Ultra low volume) 방제시스템 개발, 항공방제 이용기술 확립
- 무인헬기 본체 개발 : 경량화 및 고출력의 동력전달부 개발, 메인로터, 테일로터 개발

Abstract ▼

IV. Study results and recommendations for practical utilization
1. As the first stage for developing an unmanned helicopter capable of 20kgf, payload, an engine was selected and a prototype transmission was designed for an agricultural helicopter. The engine was tested and its performance curve w

IV. Study results and recommendations for practical utilization
1. As the first stage for developing an unmanned helicopter capable of 20kgf, payload, an engine was selected and a prototype transmission was designed for an agricultural helicopter. The engine was tested and its performance curve was then obtained.The centrifugal clutch was engaged at the rotation speed of 3,500 ~ 4,000 rpm. Maximum power was expected at the engine speed of 5,900 ~ 6,200 rpm when considering the optimal output. Based on the test results, the transmission was designed for driving a main rotor shaft.
2. As the second stage of developing an unmanned helicopter, a rotor system was developed and lift capability was evaluated. A lift force over the dead weight of the helicopter was obtained at the pitch angle of 12°. As the pitch angle increased to 14° and 16°, the payload lift increased to 20kgf and 24kgf, respectively. A rated flight condition was determined to lift a mean payload of 27kgf at the engine speed of 6,400 ~ 6,600 rpm. The data acquired from this study could be used fordesigning a tail system and a RF console at the third stage of the research. The rated lift capability was large enough to load 20 liters of agrichemicals including spraying equipment.
3. A prototype helicopter called 'Agro-heli' was constructed by accomplishing a tail rotor system and its radio console. Results of lifting tests with and without the tail system were compared to estimate the consumption of power. The tail system would use 4 ~ 5 % of the total power, which was in an appropriate range. The capabilities of the developed helicopter were evaluated by visually examining the flying performance and attitude of the prototype. The helicopter showed reliable and safe control during the distance flying trials. It was proven that the 'Agro-heli' could be adapted for field use in aerial application. The capability of the rated lift was satisfactory for loading 20 liters of spray material including spraying equipment.
4. The autonomous navigation system for safety flying control was developed to monitor flying attitude and inspect whether main safety components, such as a fuel tank and servo actuators, are operated correctly in real-time. In case of emergency, such as signal disturbance and engine failure, a flying controller was activated using an emergency algorithm to enable the helicopter to hover and land on the ground.
5. The spraying system consisted of a boom, four pressure nozzles, a tank, and a rotary pump. The nozzles were mounted under the boom, each spacing 66 cm along the boom with a slope of 15 degree from the center axis of the main rotor. The system was effective in applying ultra low-volume of agrichemicals in small-sized fields, showing good spraying performance due to downwash blow effect.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 11
• CONTENTS ... 15
• 목차 ... 19
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 23
• 제1절 연구 개발의 목적 ... 23
• 제2절 연구개발의 필요성 ... 23
• 가. 기술적 측면 ... 23
• 나. 경제·산업적 측면 ... 24
• 다. 사회·문화적 측면 ... 25
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 27
• 제1절 국내의 기술현황 ... 27
• 제2절 국외의 기술현황 ... 27
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 29
• 제3-1장 무인헬기 본체 개발 ... 29
• 제1절 동력부 개발 ... 29
• 1. 소비동력의 구성 ... 29
• 2. 적정 엔진의 선발 ... 31
• 3. 동력부 성능시험 ... 33
• 4. 엔진 온도측정과 냉각 ... 37
• 5. 공연비 조정과 연료소비율 ... 41
• 6. 트랜스미션의 설계 ... 41
• 7. 요약 및 결론 ... 44
• 제2절 로터부와 양력시험 ... 45
• 1. 로터부의 운동특성 ... 45
• 2. 로터부의 양력과 저항 ... 47
• 3. 로터헤드 및 블레이드의 개발 ... 50
• 4. 양력시험 및 결과 ... 52
• 5. 최적 상용 상태의 설정 ... 59
• 6. 요약 및 결론 ... 61
• 제3절 기대부, 테일부 및 조정부의 개발 ... 62
• 1. 기체부(기대 및 테일부)의 설계 ... 62
• 2. 테일로터의 형식과 설계 ... 66
• 3. 테일붐과 안정판 ... 67
• 4. RF 제어장치의 구성 ... 70
• 5. RF 조종부의 기능 ... 72
• 6. 비행자세 및 유상하중시험 ... 74
• 7. 요약 및 결론 ... 76
• 제3-2장 안전항법 시스템 개발 ... 79
• 제1절 무인헬기 자세 측정시스템 개발 ... 79
• 1. 자세측정시스템의 개발방향 설정 및 각부 설계 ... 79
• 2. 자세각 측정장치 설계 ... 79
• 3. 속도 및 가속도 측정장치 설계 ... 80
• 4. 방위각 측정센서 설계 ... 80
• 제2절 무인헬기 자세측정 관성항법 시스템 ... 81
• 1. 자세측정 관성항법 시스템 제작 ... 81
• 2. 자세측정 관성항법 시스템 시험 ... 82
• 제3절 무인헬기 모형 조종훈련 시뮬레이션 개발 ... 82
• 제4절 모뎀/모니터링 장치의 구성 ... 83
• 제5절 안전항법 시스템 개발 ... 84
• 1. 안전항법 시스템 개념 ... 84
• 2. 안전항법시스템 제어알고리즘 ... 85
• 3. 비행 및 자세유지시험 ... 97
• 4. 무인헬기 본체부착 ... 99
• 5. 안전항법 시스템 성능시험결과 ... 100
• 제6절 요약 및 결론 ... 101
• 제3-3장 항공방제 시스템 개발 ... 103
• 제1절 무인헬기 부착용 방제장치의 방제기준 ... 103
• 제2절 항공방제장치 개발 ... 103
• 1. 펌프 및 노즐 선발시험 ... 103
• 2. 펌프특성 분석 ... 104
• 3. 배관 및 붐 설계 ... 105
• 4. 메인로터에 의한 송풍영향분석 ... 107
• 5. 항공방제시스템 개발 ... 114
• 제3절 요약 및 결론 ... 117
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 119
• 제1절 과제별 연구개발 목표의 달성도 ... 119
• 1. 무인헬기 본체개발 ... 119
• 2. 안전항법 시스템 개발 ... 120
• 3. 항공방제시스템 개발 ... 120
• 제2절 관련분야에의 기여도 ... 120
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 121
• 1. 추가연구의 필요성 ... 121
• 2. 기업화 추진방안 ... 121
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 121
• 제7장 참고문헌 ... 123
• 부록 ... 127
• I. 무인헬리콥터를 이용한 항공방제 이용기술 ... 127
• II. 안전항법 시스템 제어프로그램 ... 135
• 끝페이지 ... 144