Haedall® : Lab. Project for Solar-powered Drones

본 연구실에서 추진하고 있는 Haedall®  태양광 무인기 개발 프로젝트입니다.

 

세계적으로 태양광 비행기의 연구

는 활발하게 이루어지고 있다. Facebook, Google등 대형 IT기업들은 작게는 무선인터넷 통신을 위해서 크게는 인공위성을 대체하기 위해서 현재도 태양광 비행기를 연구하고 있다. 본 저자는 이러한 연구의 방향이 바람직하다고 생각했다. 첫 째로 무공해로 큰 이득을 인류에게 선사할 수 있고 둘 째로 에어버스, 보잉, 록히드 마틴등 세계 항공 산업의 90%를 장학하는 시장에 우리나라도 태양광 비행기라는 부분으로 경쟁할 수 있으리라는 점이고 셋 째는 아름다운 항공기의 비행을 통한 관광효과이다.

이번 태양광 글라이더의 목표는 48시간동안 장기체공을 하는 것이다. 현재 국내에서 대학교에서 항공대학교에서 약 12시간 비행에 성공한 것이 가장 크다. 다만 야간비행은 제외되어있어서 무한비행의 방향에 있어서는 적합하지 않다. 이번 태양광 글라이더는 야간에도 비행을 실시하여 무한비행의 꿈에 좀 더 다가설 수 있도록 하는데 목적을 두고 있다.

<Solar-powered glider energy system>

 

설계

유동해석을 통한 외형설계

유동해석은 XFLR5라는 비교적 빠르게 항공기의 공력특성을 해석할 수 있는 프로그램으로 여러 대조군을 비교하고 적합한 공력특성을 갖고 있는 Airfoil이나 날개는 STAR CCM+라는 프로그램은 통해서 해석하여 신뢰성을 확보하였다. 유동해석의 첫 번째는 ETHzurich(이하 취리히공대)에서 개발한 Sky-Sailer의 익형으로 시작했다.

 

<Sky-sailor airfoil>

 

<Haedall airfoil(Cl vs AoA)>

<Haedall airfoil(Cl vs Cd)>

Airfoil은 세스나와 같은 저속의 항공기에서 많이 사용되는 ClarkY익형을 사용했다. 그리고 각 라인들은 Sky-Sailor의 Re(Renold’s Number)와 같도록 했다. 특징은 양력, 속도와 압력의 변화에 공력변화가 적은 안정한 양력의 특성을 보였다. 또한 Sky-Sailor의 Airfoil보다 양력이 많이 발생하는 특징이 있었다.

<Haedall 날개 winglet 유동해석(STAR CCM+)>

외형설계에 부합하는 구조설계

 

<날개 구조설계 최적화를 위한 플로우챠트>

 

<설계된 Haedall 의 주익 날개 구조>

 

제작과정을 통하여 다음과 같이 최종적으로 Haedall®을 완성하였다.

<완성된 주익 형상>

<최종적으로 완성된 태양광 무인기 Haedall®의 형상>

 

처녀 비행

2018년 가을(10월) 에 개발된 Haedall® 의 비행시험을 수행하였다.

<자태를 뽑내고 있는 아름다운 Haedall®의 모습>

<Haedall®의 주역들>