모멘트 기반 질량추정을 이용한 고정익 무인항공기 초기 사이징

Abstract

항공기의 정확한 초기 사이징은 개념 설계 및 예산 책정 절차에 필수적인 정보이다. 기존에 사용되었던 중량 사이징 방법인 1차 설계방법(First-Order Design Method)과 데이터베이스를 활용한 중량예측방법에 대하여 알아보고 제한사항을 확인하였다. 기존에 사용되었던 초기 중량 사이징 방법의 제한사항을 개선한 새로운 초기 사이징 방법을 제안하고자 한다. 이를 위하여 무인항공기의 장비배열이 동체 양 끝단에 집중되어 있음을 확인하고, 굽힘모멘트를 이용하여 이륙총중량과 주요 매개변수 간의 중량예측 관계를 파악하였다. NATO에서 제시한 기준을 적용하여 무인항공기를 CLASS I, CLASS II, CLASS III로 분류하였고, 각 CLASS 별 무인항공기의 특징을 파악하여 주요 매개변수를 정하였다. 주요 매개변수와 무인항공기의 길이로 계산된 모멘트를 사용하여 최대이륙중량(Max. Take-Off Weight)간의 관계를 분석하였다. 분석을 통하여 각 CLASS 별로 최대이륙중량과 연관성이 높은 매개변수를 확인하였다. 확인된 매개변수 중 CLASS III 고고도/중고도 장기체공(High Altitude Long Endurance/Medium Altitude Long Endurance) 무인항공기의 전방에 장착되는 EO/IR sensor weight를 사용하여 초기설계 단계에서 설계이륙총중량(Design Take-Off Gross Weight)을 예측하는 사이징 절차에 대해서 제시하였다. 각 CLASS 별 최대이륙중량과의 연관성이 높은 매개변수를 사용하여 실제 운용되는 무인항공기의 중량을 예측하여 모델을 검증하였다. 또한, 본 논문에서 제시한 사이징 절차를 사용하여 사례연구를 수행하였고, 기존의 방법을 사용하여 얻은 결과와 비교를 하였다.