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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

한혜선 (세종대학교, 세종대학교 일반대학원)

지도교수
황호연
발행연도
2014
저작권
세종대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수10

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이 논문의 연구 히스토리 (6)

2014

고고도 장기체공 태양광 추진 항공기의 초기 사이징 및 설계변수 민감도 해석
한혜선 항공우주공 2014.01 학위논문
대체에너지를 사용한 글라이더형 고고도 장기체공 무인항공기의 초기사이징
한혜선 ,  김찬얼 ,  황호연 한국항공우주학회지 2014.01 학술저널

2013

고고도 장기체공 태양광 동력 무인 항공기 초기 사이징을 위한 설계변수 민감도 해석
한혜선 ,  김찬얼 ,  황호연 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2013.11 학술대회자료
전기로 추진되는 일반 프로펠러 항공기의 초기 사이징
한혜선 ,  신교식 ,  박홍주 외 2명 한국항공우주학회지 2013.05 학술저널

2012

에너지 균형을 고려한 태양광 추진 HALE 항공기의 형상 설계
한혜선 ,  박홍주 ,  황호연 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2012.11 학술대회자료
HALE 비행을 위한 태양광 추진 항공기의 에너지 균형
한혜선 ,  황호연 한국항공우주학회 학술발표회 초록집 2012.04 학술대회자료

초록· 키워드

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본 논문에서는 하루 동안 태양전지로부터 얻을 수 있는 태양광 에너지와 순항 시 필요한 비행요구에너지 사이의 에너지 균형을 연구하여 연속비행의 가능성을 판단한다. 또한 사이징에 필요한 설계변수들의 변화를 통해 항공기의 형상이나 중량에 미치는 민감도를 예측하였다.
태양광 에너지는 지구의 위치에 따른 인자와 시간에 따른 인자를 고려하여 정확한 에너지를 산출하였고, 총 비행요구에너지는 순항 및 효율조건에 따라 구하였다.
태양광 추진 항공기의 초기 총 이륙중량은 160 kg 급으로 구조적 중량, 유상하중, 추진 시스템은 모터와 프로펠러, 태양광 전지, 전기분해를 통해 충전이 가능한 연료전지로 구성되어 있다. 윙 박스 형상 대신, 일반적인 꼬리날개를 가진 글라이더 형상의 태양광 추진 항공기는 해외에서 많은 연구가 진행되어왔으며 또한 탄소복합소재로 이루어진 인간동력항공기와 유사한 구조적 물성을 지니고 있기 때문에 기초모델로 설정하였다. 조종사를 제외한 인간동력항공기의 구조적 중량 데이터를 통해 가로세로비와 날개 면적과의 다항회귀분석으로 중량 근사식을 도출하여 보다 정확한 구조중량을 예측하였다.
기본 이론을 바탕으로 Microsoft社의 엑셀과 내부 Visual Basic for Applications로 사이징 프로그램을 제작하여 순항조건에서 연속비행을 위한 에너지 균형 구속조건을 만족시키며 총 중량의 최소를 목적으로 하는 최적 사이징 결과를 도출하였다. 태양광 에너지 산출에 영향이 큰 비행날짜, 태양전지의 효율, 에너지 저장 시스템의 에너지 밀도를 비행환경 요소로 설정하고, 이 요인이 변함에 따라 설계변수인 가로세로비, 날개면적, 가용동력, 가용에너지 및 중량 구성에 따른 변화량과 민감도 분석을 수행하였다.

목차

제1장 서 론 1
1. 연구배경 및 목적 1
가. 연구배경 1
나. 연구목적 5
제2장 본 론 6
1. 기본 이론 6
가. 태양광 동력 및 에너지 6
1). 비행위치 ? 위도 및 경도(Latitude and Longitude, and ) 7
2). 태양 시간각(Solar hour angle, ) 9
3). 비행날짜 ? 지구 경사각(Earth declination angle, ) 12
4). 태양광 입사량(Solar radiation, ) 13
5). 태양감쇠인자(Solar Attenuation factor, ) 15
6). 태양광 전지 효율(Efficiency of solar cells, ) 17
7). 대기혼탁도(Turbidity, ) 19
나. 비행요구동력 및 에너지 20
1). 3차원 양력계수 22
2). 3차원 항력계수 24
다. 에너지 균형 27
라. 중량 예측 28
1). 구조 중량 예측 모델의 설정 29
2). 회귀분석 31
3). 구조 중량 예측 근사식 도출 34
4). 기타 중량예측 35
마. 결정론적 최적화 37
바. 민감도 분석 39
1). 라그랑지 승수 39
2). 라그랑지 승수와 민감도의 관계 41
2. 연구 방법론 42
가. 사이징 프로그램 42
1). 사이징 프로그램의 소개 42
2). 사이징 프로그램의 구성 43
나. 비행조건의 설정 56
1). 초기 사이징을 위한 설정 56
2). 주요 설계변수의 파악 59
3. 연구결과 60
가. 기준 모델의 사이징 결과 60
나. 민감도 해석 64
1). 주요 설계변수의 설정 64
2). 설계변수에 따른 민감도 해석 결과 64
제3장 결 론 79
Appendix A 80
Appendix B 83
Appendix C 85
Appendix D 86
참고문헌 89

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