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<특보>드론의 추진시스템 (2)

드론의 총론(9)

등록일 2020년02월13일 09시00분 트위터로 보내기 싸이월드 공감 네이버 밴드 공유

전편(<특보>드론의 추진시스템 - 드론의 총론(8)에 이어서...

 

 

 

또한 피치 스피드(드론의 임의방향 비행속도)는

 

 

프로펠러 면이 수평에서 θ만큼 기울어 비행하는 회전익 드론의 수평 비행속도는 식(1·2·2)에 cosθ를 곱한다.

이 계산식은 어디까지나 하나의 기준이지만, 이것과 실제 데이터를 비교할 수 있으면 정수의 「0.45」나 「22」를 조정함으로써 더 실측에 가깝게 다가갈 수 있다. 이 「22」도 프로펠러 형상(폭이나 날개 타입)에 따라 20~34정도까지 상당한 폭이 있어서, 계측값을 바탕으로 보정값을 갖고 있으면 상당히 편리하게 사용할 수있다. 

 

“9×6”의 120,000rpm은 306W에서 109.7km/h가 되고, 1,386g의 추진력이 발생한다. 그러면 같은 306W로 회전하는 피치와 다이어그램의 조합에서는 “11.5×10”의 7,300rpm은 306W, 111.3km/h, 1,783g으로 산출할 수 있다. 같은 와트 수, 같은 속도에서 정지능력은 29%(397g)가 증가한다.

 

즉 피치 스피드만 확보할 수 있다면 직경이 크고 큰 피치의 프로펠러를 돌리는 것이 효율을 더 높일 수 있다. 그런데 큰 프로펠러를 천천히 돌릴 수 있는 모터를 사용하면 KV값(킬로 볼트값)이 작용하면서 한정적이 된다.

이번과 같은 경우 “11.5×10”에서 7,300rpm이 되면, 리튬이온폴리머 3셀 10V로 하여, 7,300÷10[V]÷0.8(부하계수)=912 정도의 KV값을 발휘하는 모터를 선택하게 된다.

 

 

4) 재질

로터의 재질은 탄소섬유(카본)와 플라스틱, 목재 등이 있다. 탄소섬유 플라스틱은 플라스틱 제품에 비해 약 2배가 비싸지만, 탄소섬유 로터는 ① 강성이 뛰어나기 때문에 진동이나 소음이 적고 ②가볍고 강하며 ③ KV값이 높은 모터에 적합하다.

 

 

5) 정적 밸런스와 동적 밸런스 

고속 회전체는 반드시 정적 밸런스와 동적 밸런스를 잡을 필요가 있다. 밸런싱을 잘 해 주지 않으면 진동의 원인이 되어 기체 안정성에 악영향을 끼친다.

로터의 불균형은 드론 진동의 주요 원인이다. 로터의 정적 불균형은 로터의 무게 중심이 회전축과 일치하지 않는 경우에 발생한다. 또한 동적 불균형은 로터의 회전축과 관성중심이 일치하지 않는 경우에도 발생한다. 불균형한 힘은 센서의 측정에 영향을 줄 뿐 아니라 모터 베어링을 더 많이 마모시키고 소 비전력을 증가시킨다. 이런 특징들은 드론의 수명을 짧게 하고 고장 가능성을 높인다. 거기에 불균형한 로터는 균형 잡힌 로터보다 소음이 훨씬 심하다.     

현윤칠 기자 이기자의 다른뉴스
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