초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
○ 미래형 전기동력 수직이착륙 자율비행 개인항공기(OPPAV*)의 안전 운항을 위한 자동비행제어시스템 개발 및 시험 운용
* 미래형 자율비행 개인항공기(OPPAV, Optionally Piloted Personal Air Vehicle)는 산업부 협업과제(산업통상자원부 공고 제2019-78호)에서 분산전기추진 수직이착륙 기반 비행 시제기(eVTOL, Electric Vertical TakeOff and Landing)로 개발

◼ 전체 내용
○ 비행시제기(산업

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
○ 미래형 전기동력 수직이착륙 자율비행 개인항공기(OPPAV*)의 안전 운항을 위한 자동비행제어시스템 개발 및 시험 운용
* 미래형 자율비행 개인항공기(OPPAV, Optionally Piloted Personal Air Vehicle)는 산업부 협업과제(산업통상자원부 공고 제2019-78호)에서 분산전기추진 수직이착륙 기반 비행 시제기(eVTOL, Electric Vertical TakeOff and Landing)로 개발

◼ 전체 내용
○ 비행시제기(산업부 협업과제)와의 인터페이스 통제 연구
○ 난기류 및 외란 적응형 DEP 항공기 운동모델 및 비행제어(FBW) 핵심기술 개발
- 분산추진 항공기 동역학 운동모델 개발 및 비행제어 알고리즘 개발 연구
- 자동이착륙 및 순항 비행을 위한 천이 제어 기술 및 검증 연구
- 돌풍, 이착륙 시 난기류 등의 조건을 고려한 비행제어 기술 개발
- 복잡한 도심 안전운항 및 통신, 위성항법 등의 음영지역 발생으로 인한 외란적응형 정밀복합항법기술 개발
- 유무인 겸용기용 고신뢰도 FBW 제어시스템 개발 연구
- 시정 극한상황(예 : 안개, 미세먼지 등) 적응 핵심기술 개발
○ OPPAV 비행상태 건전성 모니터링 및 제어시스템 상태감시/고장예측 기술 개발
- 비정상 비행상태 진입 원인(구성품 고장, 돌풍/횡풍, 실속 등) 식별 기술
- 고장예측을 통한 상태감시/고장예측 시스템 최적화 설계
- FBW시스템 고장상황 대처 및 안정성 향상을 위한 비행영역보호 기술 개발
- OPPAV 비행상황 모니터링 및 상태감시/고장예측 검증기술

◼ 1단계
❏ 목표
○ 요구도 확정
○ 제어법칙 개념설계
○ 운동모델 개발
○ 다중화 FCC 인터페이스 확정
○ 축소기 기본설계/상세설계
❏ 내용
○ 제어법칙 설계 분야
- 비행제어 시스템 체계요구도 분석 및 할당
- 운동모델 개발착수
- 비행제어 모드 정의 및 제어법칙 개념설계
- 비행제어 설계 프로세스 구축
○ 축소기 개발 분야
- 축소시제기 비행제어시스템 S/W 인터페이스 설계
○ 다중화 비행제어 컴퓨터/시스템 요구도 개발
○ 다중화 비행제어 컴퓨터/시스템 설계 - 시스템 구조도 작성
○ 비행운용프로그램(OFP) 설계 요구도 확정
○ 비행제어 OFP 개발 환경 구축
○ 다중화 FCC, 작동기 및 ESC 제어 인터페이스 모듈 HW 요구도 확정
○ 비행제어컴퓨터 HW 기본설계 및 아트웍
○ FCC HILS 요구도(인터페이스 특성) – HILS SSRS(최종) 제출

◼ 2단계
❏ 목표
○ 제어법칙 기본설계/상세설계
○ 운동모델 개발/정확도 개선
○ 다중화 FCC 기본설계/상세설계
○ OFP 기본설계/상세설계
○ 축소시제 1호기 제작/지상시험
○ 축소시제 2호기 제작
❏ 내용
○ 제어법칙 설계 분야
- 운동모델 개발 완료 및 정확도 개선
- 제어법칙 기본설계 완료
- 제어법칙 상세설계 착수
- 기본 비행제어법칙의 Handling Quality 분석
○ 축소기 개발 분야
- 축소시제기 비행제어시스템 H/W 구매
- 축소시제 1호기 제작 완료
- 축소시제 1호기 지상시험 착수
- 축소시제 2호기 제작 착수
○ 다중화 비행제어시스템 개발
- 고장 판단 및 대처 로직 기본설계
- 비행상태감시/고장예측 지원 시스템 기본설계
○ 비행운용프로그램(OFP) 기본설계
- 비행운용프로그램(OFP) Architecture 설계
- 비행제어 시스템 통합 시설 개발착수 및 예비설계
○ 비행제어컴퓨터 HW 기본설계
○ 비행제어컴퓨터 개발 완료 및 프로토 시제 제작 : 2EA
○ FCC HILS용 테스트벤치 시스템 구축 – HILS HDD(최종)

◼ 3단계
❏ 목표
○ 비선형 S/W 시뮬레이션
○ FCC H/W 제작
○ HILS 시험
○ OFP 및 제어법칙 S/W 코딩
○ 축소시제 2호기 제작 완료
○ 축소시제 지상시험/비행시험
❏ 내용
○ 제어법칙 설계 분야
- 운동모델 정확도 개선 완료
- 제어법칙 상세설계 완료
- 상세 비행제어법칙의 Handling Quality 분석
- 비선형 시뮬레이션 및 HILS 시험 완료
- 제어법칙 SW 코드 개발
○ 축소기 개발 분야
- 축소시제 1/2호기 지상시험 완료
- 축소시제기 안전줄 시험
- 축소시제기 영역확장 비행시험 착수
○ 다중화 비행제어 시스템 HW/SW 통합 완료
- 고장 판단 및 대처 로직 상세설계
- 비행상태감시/고장예측 지원시스템 설계
○ 다중화 비행제어시스템 시험계획 수립 및 통합시험 – 시험계획 수립
○ 비행운용프로그램(OFP) 설계 완료 및 코딩
- 비행운용프로그램(OFP) 개발 / 제어법칙 자동화 코드 OFP 이식
○ 비행제어 소프트웨어 통합시험 시설 상세설계 및 제작 착수
○ 비행제어컴퓨터 개발 완료 및 시제제작 : FCC 시제 3EA(HILS/주시제, QT)
○ 비행제어컴퓨터 구성품 시험- 시험절차서
○ 비행 조종 시스템 HILS 환경 제작 및 통합 – HILS 시제 1식

◼ 4단계
❏ 목표
○ 지상시험 지원
○ 비행시험 지원
○ 축소시제 비행시험
○ 실물기 반영 제어법칙 사전검증 비행시험
❏ 내용
○ 제어법칙 설계 분야
- 체계통합 지상/비행시험 지원
- 시험데이터 분석 및 요구도 검증
○ 축소기 개발 분야
- 축소시제기 비행시험 완료
- 실물기 제어법칙 반영 비행시험 검증지원
○ 분산추진 항공기 비행제어시스템 통합/지상/비행시험 지원
○ 비행제어시스템 HW/SW 통합
○ 비행상태감시/고장예측 시스템 검증
○ 비행제어 시스템 OFP 유지보수
○ 비행제어 시스템 통합시험 시설 FMET(Failure Mode Effectiveness Test) 시제제작
○ 비행제어 컴퓨터 주/예비 시제 제작 : 3EA
○ 비행제어 컴퓨터 유지보수
○ 비행 조종 시스템 HILS 시험 운용 지원

□ 연구개발성과
○ 자율비행이 가능한 분산전기추진(DEP) OPPAV의 비행제어 컴퓨터 및 소프트웨어 기술 개발 및 비행안정성 검증
○ OPPAV 핵심기술 검증 및 신뢰성 확보

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 국외 기술도입이 불가한 OPPAV 비행제어시스템 관련 확보된 핵심기술을 통하여 다양한 PAV, 자가용 비행기, 고기능 무인기 등의 기술발전 도모
○ OPPAV 체계(상용화) 개발시 비행제어시스템 확보기술을 적용하여 인증기준을 충족함으로써 및 사업위험감소

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 8
• 2) 연구개발과제의 단계별 목표 ... 8
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 91
• 1) 연구수행 결과 ... 91
• 2) 목표 달성 수준 ... 113
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 114
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 114
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용계획 ... 117
• 1) 연구성과 총괄 ... 117
• 2) 연구개발성과의 향후 5년간(활용보고서 제출기간) 성과활용 목표·계획 ... 120
• 끝페이지 ... 126