1. 서론 (1) 정의, 활용분야, 개발현황 (2) 논문의 목적 2. 본론 2-1. 개념 (1) 구성부분과 이륙무게 (2) 순항속도결정 (3) 필수양력계수 (4) 에어 포일 결정 (5) 기본형상결정 (6) 그 외 고려 사항들 2-2. 모형제작 및 검토 3. 결론 및 토론

(1) MAV 의 정의 ㆍ MAV (Micro Air Vehicle) ㆍ 시초 : DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency) ㆍ 현재 : TTO(Tactical Technology Office) 주관으로 신무기 체계개념의 실현과 필요 요소기술의 분석 >> 정찰용 무인 비행 체 ▶ DARPA 의 MAV 규정 최 대 크 기 6~15cm 탑 재 중 량 1~18g 총 중 량 10~100g 총 비행시간 20~60 분 순 항 속 도 30~40mph 항 속 거 리 1~10km 형 태고 정 익고 정 익 ㆍ 항공기 분류 중 -UAV(Unmanned Aerial Vehicle) -CL(Close Range, Low Altitude UAV) ㆍ 고유 임무, 경제성

(2) MAV 의 활용분야 ① 언덕 너머 정찰임무 ② 도시에서의 임무 ③ 이동성감지장치로서의 임무 ④ 탐사와 구조작전 ⑤ 잠재적인 상업적응용 ㆍ 교통상태모니터, 국경감시, 야생생물답사, 송전선 정밀검사, 부동산공중촬영

(3) MAV 의 개발현황 ㆍ 활용분야의 필요성과 마이크로 기술발전을 통해 실현가능성 높아짐 ㆍ 공기역학, 비행조종 / 안정성, 초경량 추진 계통, 경량 구조물, 최소 소모율의 항법, 화상 통신 장비 등 해결해야 할 문제점이 많음. 국 외국 내 Black Widow MLBMicrobat Intelligent Automation Kaist 국방과학 연구소 건국대대한항공 길 이 15cm20cm10cm15cm 25cm28cm15cm 무 게 42g130g65g90g53g95g110g35g 속 도 60km/h 40~90km/ h 18km/h70~130km/h54km/h 50~90km/ h 48km/h 비행시간 22 분 18.5 분 X 20 분 3분3분 3분3분 XX 제어계통 UHF RX,MCU, BLDC, Motors FM RX, Servos, Gyro, Battery MEMS Auto Navigation system, RF Down/UP FM RX, Servo, Battery AM RX, Servo, Battery FM RX, Servo, Battery UHF RX, MCU, Geared Motors 동 력 원동 력 원 Li1 차 전지 ICE Li1 차 전 지 ICE Li2 차 전지

(4) 논문의 목적 ㆍ일반적인 비행이론을 공부함으로써 MAV 비행 체의 개념을 익힌다. ㆍ MAV 의 실제 제작 과정 중 외형설계에 대한 모형을 만들며 앞으로의 MAV 연구의 기술적 어려움과 갖추어야 할 기반 요소, 가능성을 가늠해본다.

(1) 구성 부분과 이륙무게 엔진, 프로펠러 14g 연료, 연료탱크 9g 제어시스템 (2servos, receiver) 25g 영상시스템 (camera, transmitter) 13g 배터리 (9V, 50mAh, NiCd) 24g 동체 15g ㆍ 총중량은 10~100g 에 맞추어야 한다. (2) 순항속도결정 ㆍ 30~40mph 정도로 초속 15m/s 이다. ㆍ 속도 V=

(3) 필수양력계수 ① 양력이란 ? ㆍ 자유흐름속도에 대하여 airfoil 의 비대칭성 ( 영각, 형상 ) 이 양력을 발생시킨다. ㆍ 베르누이의 정의 : “ 속도가 빠른 곳에서 압력이 낮다 ” ㆍ 영각, 항력, 중력, 익면적, 익형, 대기속도, 대기 밀도 등 복합적인 영향 받는 양력. 익현선 영각 저압 고압 자유흐름

② 요구양력계산 ㆍ MAV 의 운용속도는 30~40mph. 약 15m/s ㆍ MAV 의 크기 =15cm 이하 ㆍ 운용 레이놀즈 수 =10 만 ~15 만 ㆍ 전체중량이 100g 일 때 요구 양력 계수가 0.5 미만이다. -> 주익 면적이 150cm 2 이상이면서 중량을 100g 정도로 가질 수 있도록 설계한다.

③ 레이놀즈 수와 종횡비 ㆍ 운용 레이놀즈 수 =10 만 ~15 만 ( 저 레이놀즈 수 ) Re.NoAapect ratioCL maxS(cm^2)W/q(=CL*S) ㆍ 종횡비 ( 날개의 가로세로비 ) 가 작을수록 요구양력계수는 작아지며 익면적 ( 날개의 면적 ) 이 클수록 전체양력이 증가된다. ㆍ MAV 의 형상 - 고정익 ( 전익기형상 ) ㆍ 전익기의 장점 : 익면적에 의한 전체 양력 높아진다. 적재공간 확보 용이하다. 동체나 꼬리날개로 인한 저항과 중량을 줄일 수 있다.

(4) Airfoil 결정 ㆍ 전익기의 모형비행기 익형에서 검토 - 이중공간확보를 위해 두께비가 큰 것을 고려 - 실제 제작의 용이성 고려 ㆍ EH3012 : 두께비 : 1.2% 최대날개두께 : 익현 길이의 0.32 C 지점 최대캠버 : 익현길이의 2.9%

(5) 기본형상 결정 ① 양력과 항력에 따른 형상결정 ㆍ 종횡비와 양력 -> 종횡비가 작고 익면적이 클수록 양력증가 ㆍ 풍동 실험에 따른 4 가지 형상과 종횡비에 따른 양력과 항력의 정도비교 사각형역 삼각형삼각형원 AR=1 c8s8zim1zim1invell1 AR=2 C4s8Zim2Zim2invEll2

양력항력 AR=1 AR=2

② 실속의 범위에 따른 형상결정 ㆍ 실속이란 : 일정한 영각에서 일어나는 현상으로 공기가 날개윗면에서 박리되어 순각적으로 양력이 감소하고 항력이 증가하는 현상 사각형삼각형 역삼각형원

(5) 그 외 고려사항 ① 상반각 ㆍ 가로방향 ( 롤 : 좌우로 흔들림 ) 의 안정성 확보를 위하여 적용. ② 동체재료 ㆍ 발사나무 상반각

(6) 외형제작 ㆍ 외형설계에 초점 ( 내부부품 탑재 가정하여 무게중심결정 ) ㆍ 세로 방향의 안정성 부족 ㆍ 공력 중심 보다 앞에 있어서 불안한 무게중심 -> S 문자 캠버 익형, 트위스트각, 후퇴각으로 단점 해결할 것. -> 실제 비행을 통해 조종, 날개형상의 최적화할 것.

(7) 결론 및 토론 ① MAV 의 제작에 따른 향후 연구 과제 ㆍ MAV 고유 익형에 대한 체계적인 분석필요 ㆍ 저 레이놀즈 수에서의 공기역학적 연구필요 ㆍ 자연계와 공통점 ( 느린 비행, 중량에 비해 높은 날개비율, 비정상유동에서 운용 ) 날개 짓 -> 새로운 희망, 과제 ( 유연날개 ) ㆍ 마이크로 전자기술의 발전필요 -> 고도의 비행제어시스템 고 에너지 밀도, 고동력 밀도 최소형 항법장치 화상장치 최소형 통합감시 시스템 ② 느낀점 ㆍ 비행기에 대한 일반적인 개념확립 ㆍ 실제 제작을 통한 문제해결능력배양 ㆍ 프로젝트를 스스로 기획, 완수하는 경험

참고문헌 ㆍ TTO, DARPA, "Micro Air Vehicles-Toward a New Dimension in flight “ ㆍ 류태규, 정인재, " 초소형 비행체 M-ll" ㆍ Fei-Bin Hsiao, Chin-Fung Liu, Zen Tang, "Aerodynamic Performance and Flow Structure Studies of a Low Reynolds Number Airfoil" ㆍ Gabriel Torres and Thomas J.Mueller "Micro air vehicle development"