꼬리가 없는 항공기의 새로운 제어 방법

[아름이]

꼬리가 없는 항공기의 새로운 제어 방법
날짜:
2023년 2월 8일
원천:
일리노이 공과대학
요약:
한 연구팀이 꼬리가 없는 항공기에서 새로운 제어 방법을 사용하는 것을 시연했습니다. 이 기술을 통해 항공기는 가능한 한 매끄럽고 날렵해지며 레이더가 하늘에서 날카로운 모서리를 스캔하는 위험한 지역에서 더 안전하게 비행할 수 있습니다. 기존의 항공기는 조향을 가능하게 하기 위해 돌출된 핀에 의존하는 반면 꼬리가 없는 디자인은 항공기가 움직이는 방향에 따라 항공기 본체의 다른 표면에 공기 제트가 분사되는 활성 공기 흐름에 의해 제어됩니다. 이 기술은 항력을 많이 발생시키는 기존 조향 부품을 제거하여 상용 항공기의 연료 효율을 높이는 데 사용할 수 있습니다.

David Williams 교수가 이끄는 Illinois Institute of Technology(Illinois Tech)의 연구팀은 처음으로 꼬리가 없는 항공기에서 새로운 제어 방법을 사용하는 것을 시연했습니다. 이 기술을 통해 항공기는 가능한 한 매끄럽고 날렵해지며 레이더가 하늘에서 날카로운 모서리를 스캔하는 위험한 지역에서 더 안전하게 비행할 수 있습니다.

기존의 항공기는 조향을 가능하게 하기 위해 돌출된 핀에 의존하는 반면 꼬리가 없는 디자인은 항공기가 움직이는 방향에 따라 항공기 본체의 다른 표면에 공기 제트가 분사되는 활성 공기 흐름에 의해 제어됩니다. 이 기술은 항력을 많이 발생시키는 기존 조향 부품을 제거하여 상용 항공기의 연료 효율을 높이는 데 사용할 수 있습니다.

기계 및 항공 우주 공학 교수인 Williams는 일리노이 공대 학생 및 공동 작업자로 구성된 팀을 이끌고 기존의 조향 제어와 능동 흐름 제어의 새로운 구현을 모두 수용하는 제트기를 제작했습니다.

2022년 10월 이 그룹은 시스템의 성공을 입증한 두 번의 9분 비행을 위해 오레곤의 Pendleton 무인 항공기 시스템(UAS) 범위에서 제트기를 발사했습니다.

각 비행에 대해 한 명의 조종사가 기존의 비행 제어를 사용하여 제트기를 발사했습니다. 그런 다음 비행 중에 활성 흐름 제어 시스템을 작동하는 두 번째 조종사에게 제어권을 전환했습니다.

첫 번째 테스트에서 팀은 능동 흐름 제어 시스템이 실제로 풍동 테스트에서 예상했던 것보다 더 많은 전력을 제공한다는 것을 발견했습니다.

"엔지니어링에서는 결코 그런 식으로 작동하지 않습니다. 거의 항상 기대했던 것보다 적게 얻지만 이 경우에는 더 많이 얻었습니다."라고 Williams는 말합니다. "첫날은 매우 극적이었습니다. 매우 강하고 매우 무서웠습니다. 제트기가 옆으로 너무 멀리 가면 통제 불능 상태가 될 수 있습니다. 실제로 90도를 넘었지만 회복되었습니다."

조종사가 기체를 제어할 수 있는 능력에 대한 확신을 갖게 되면 가파른 각도에서 제트기를 조종하는 활성 흐름 제어 기능을 테스트하기 위해 롤링 및 피치 기동을 실행했습니다.

능동 흐름 제어의 장점은 매우 빠른 회전과 기존 제어가 비효율적이 되는 각도로 비행하는 기능을 포함하여 기존 제어로는 불가능했던 기동을 허용할 수 있는 잠재력이 있다는 것입니다.

Williams는 그들의 시스템의 예상치 못한 힘이 그들이 이 제트기로 이러한 더 진보된 기동을 할 수 있을 것이라는 그의 자신감을 증가시켰다고 말했습니다.

두 번째 비행에서 Williams는 보다 안전하고 안정적인 비행을 위해 능동 흐름 제어 시스템의 전력을 줄임으로써 능동 흐름 제어가 작동하는 방식에 대한 더 많은 데이터를 수집할 수 있었습니다.

활성 흐름 제어는 Williams와 그의 학생들이 디자인한 특허 출원 중인 Coanda 밸브를 사용하여 구현되었으며, 이것은 항공기에서 디자인의 성공을 보여줄 첫 번째 기회였습니다.

Williams는 팀이 더 많은 비행 테스트를 수행하고 점차적으로 이륙 중 능동 흐름 제어를 사용하고 더 극단적인 제어 기동을 수행하도록 구축할 것이라고 말했습니다. 그들의 연구는 샌디에이고에서 열리는 2023년 AIAA 항공 회의에서 발표될 예정입니다.

"우리는 내가 찾던 돌파구를 만들었습니다."라고 Williams는 말합니다. "이제 미래의 테스트는 비행기 설계에 대한 성과와 자신감을 더하기 시작할 것입니다."

Williams는 이 분야에서의 노력으로 조직의 2021 Excellence Award를 수상한 NATO 워킹 그룹의 일원입니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/