안녕하세요!! 드린이입니다 ::))
오늘은 드론 입문자 혹은 초심자를 위한 드론은 무엇인가? 3탄입니다. 3탄에서는 무인비행체의 구조와 원리에 대한 내용 등을 포스팅하겠습니다.
Ⅰ 무인비행체의 구조
1. 무인비행기
무인비행기 즉 고정익 비행기의 구조는 동체, 날개, 수평안정판, 수직안정판, 프로펠러, 착륙장치를 기본 구조로 하며, 여기에 조종면이 더해진다. 조종면은 좌우기울기(rolling) 조종을 위한 에일러론, 전후기울기(pitching) 조종을 위한 엘리베이터, 기수방향(yawing)을 조종하는 러더, 낮은 속도에서도 높은 양력을 만들기 위한 플랩으로 구성된다.
2. 무인멀티콥터
무인멀티콥터는 동체에 날개 수만큼 붐이 연결되어 있고, 붐 끝에 모터와 날개(프로펠러)가 장착된 구조를 갖는다. 여기에 추가로 모터를 제어하기 위해 모터의 수만큼 변속기(ESC; Electric Speed Controller)가 장착되고 동체에 착륙장치가 연결되면 기본적인 구조가 완성된다. 추가로 비행제어시스템(FCS; Flight Control System)과 배터리가 탑재되면 전반적인 구성이 완료된다.
Ⅱ 무인항공기 동력시스템
1. 왕복엔진
왕복엔진은 4행정(4stroke)과 2 행정(2 stroke) 2 행정(2 stroke)으로 구분이 된다. 4 행정(4 stroke) 은행정(4 stroke) 흡입, 압축, 폭발, 배기 순으로 진행되며 2 행정(2 stroke) 2 행정(2 stroke)은 흡입과 압축, 폭발과 배기 순으로 두 가지 행정이 복합적으로 진행된다.
왕복엔진은 연료 소모율이 적고, 행정 엔진의 경우 엔진 내구성이 좋은 장점이 있지만, 엔진의 크기가 크고 중량이 무거우며, 진동이 상대적으로 큰 단점이 있다. 이러한 단점인 진동을 감소시키기 위해 실린더를 서로 마주 보는 형태로 만드는 경우가 많다.
2. 로터리 엔진
Wankel 엔진이라고도 불리는 로터리 엔진은 삼각 형태의 회전자가 회전축을 중심으로 회전하면서 흡입, 압축, 폭발, 배기 과정을 수행하여 회전동력을 생산하는 내연기관으로, ‘흡입 → 압축 → 폭발 → 배기 과정’이 연속적으로 세 번 발생한다.
로터리엔진은 출력이 같을 때 상대적으로 엔진 크기가 작고 중량이 가벼우며 진동이 작은 장점이 있지만, 엔진 내구성이 약하고 열이 많이 발생하며 연료 소모율이 높은 단점이 있다.
3. 전동 모터
전동 모터는 입력 전압에 따라 AC 모터와 DC 모터 그리고 브러시(brush)의 유무에 따라 Brushed 모터와 Brushless 모터로 나뉜다.
A. 입력 전압
AC 모터는 DC 모터에 비해 수명이 길며, 교류의 특성상 정확한 속도 제어가 어렵다. 반면에 DC 모터는 정확한 속도 제어가 가능하지만 브러시나 변속기가 필요하다.
B. 브러시(brush)
Brushed 모터는 가격이 저렴하고 구동이 간단하다. Brushless 모터는 브러시가 없어서 수명이 길고 고속회전이 가능하며, 발열이 적고 일정한 회전수를 유지하기가 쉽다.
C. BLDC 모터의 구성
드럼(커버) : BLDC 모터에서 드럼(커버)은 모터의 외부를 둘러싸고 있는 구조물로 영구자석이 배열되어 붙어 있다.
스타터 : 모터의 스타터는 다수의 단자에 전기코일을 감아놓은 형태로 전류의 공급에 따라 커버의 영구자석과 전기적 반응을 통해 회전을 하게 되어 출력단을 회전시키는 역할을 수행한다.
출력샤프트 : 모터의 출력샤프트(축)는 모터에 연결된 날개와 직접 연결되어 회전에 의한 양력을 발생시킴으로써 무인기가 비행할 수 있도록 한다.
베어링 : 모터 스타터의 상하부에 각각 위치한 베어링은 출력샤프트를 수직으로 잡아주면서 모터 커버와 스타터 간의 간격을 일정하게 유지시켜 준다.
커터 핀 : 모터 커버 샤프트 끝단의 고정 핀을 말한다. 모터의 상하 유격(커버와 스타터)을 잡아주는 역할을 한다.
전력선 : 전력선은 전류 흐름의 효율과 직결되므로 무인기에 사용되는 전력, 모터의 출력 상관관계를 숙지하여 최적의 전력선이 선정되었는지 확인한다.
오늘의 포스팅을 마치도록 하겠습니다.
감사합니다::))