유연 날개짓의 회전 효과에 대한 실험적 연구

Abstract

본 논문에서는 날갯짓 초소형 비행체(Flapping Micro Aerial Vehicles

FMAVs)의 chord 방향 날개 유연성과 회전이 공력 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 수중에서 실험적 연구를 수행하였다. 지금까지의 날갯짓 초소형 비행체의 유연성과 회전에 대한 연구는 대부분 연성 또는 능동회전 각각에 관한 것이다. 하지만 능동회전은 추가적인 전력과 구조물이 필요하며, 이는 기체중량의 증가를 야기한다. 때문에 가벼운 기체가 필수적인 날갯짓 초소형 비행체에 적용하기 어려운 약점을 가지고 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 유연성을 가진 날개의 수동회전에 대한 연구를 수행하였으며, 힘 측정 및 유동장 분석을 통해서 날개의 수동회전은 delayed rotation을 발생시켜 공능성능을 저하시키지만, 연성을 통해서 이를 완화 시키고 특정 조건하에서는 회전이 없는 경우보다 높은 공력성능을 나타냄을 확인하였다. 결과적으로 적절한 연성과 낮은 Time of delayed rotation region / Time of one stroke 비율(R/T)을 충족시킬 때 추력계수와 추진효율이 향상되는 것을 확인 하였다. 이와 같은 결과를 토대로 날갯짓 초소형 비행체 설계 시 공력성능을 향상시키기 위한 고려 요소를 실험결과를 통하여 제안하였다.