Accurate preliminary sizing of an aircraft is an essential input for its conceptual design and budgeting procedure. The first-order design method and the weight prediction method using a database, which are previously used weight sizing methods, were investigated and the limitations were checked. In this paper, we proposed a new initial sizing method that improves the limitations of the previously used preliminary sizing method. It was confirmed that the equipment arrangement of the UAV was concentrated at both ends of the fuselage, and the weight estimation relationship between the take-off gross weight and main parameters was identified using the bending moment. By applying the criteria presented by NATO, the UAVs were classified into CLASS I, CLASS II, and CLASS III. The main parameters were determined by identifying the characteristics of the UAV for each class. The relationship between the maximum take-off weight(MTOW) was analyzed using the moment calculated by the main parameters and length of the UAV. Through the analysis, parameters highly related to the maximum take-off weight for each class were identified. The sizing procedure to predict the design take-off gross weight(DTOGW) in the initial design stage using the EO/IR sensor weight mounted on the front of the CLASS III high-altitude/medium-altitude long-endurance(HALE/MALE) UAV presented. The model was verified by predicting the actual weight of the UAVs in operation using parameters that are highly correlated with the maximum take-off weight for each class. In addition, a case study was conducted using the sizing procedure presented in this paper, and the results obtained using the traditional methods were compared.
항공기의 정확한 초기 사이징은 개념 설계 및 예산 책정 절차에 필수적인 정보이다. 기존에 사용되었던 중량 사이징 방법인 1차 설계방법(First-Order Design Method)과 데이터베이스를 활용한 중량예측방법에 대하여 알아보고 제한사항을 확인하였다. 기존에 사용되었던 초기 중량 사이징 방법의 제한사항을 개선한 새로운 초기 사이징 방법을 제안하고자 한다. 이를 위하여 무인항공기의 장비배열이 동체 양 끝단에 집중되어 있음을 확인하고, 굽힘모멘트를 이용하여 이륙총중량과 주요 매개변수 간의 중량예측 관계를 파악하였다. NATO에서 제시한 기준을 적용하여 무인항공기를 CLASS I, CLASS II, CLASS III로 분류하였고, 각 CLASS 별 무인항공기의 특징을 파악하여 주요 매개변수를 정하였다. 주요 매개변수와 무인항공기의 길이로 계산된 모멘트를 사용하여 최대이륙중량(Max. Take-Off Weight)간의 관계를 분석하였다. 분석을 통하여 각 CLASS 별로 최대이륙중량과 연관성이 높은 매개변수를 확인하였다. 확인된 매개변수 중 CLASS III 고고도/중고도 장기체공(High Altitude Long Endurance/Medium Altitude Long Endurance) 무인항공기의 전방에 장착되는 EO/IR sensor weight를 사용하여 초기설계 단계에서 설계이륙총중량(Design Take-Off Gross Weight)을 예측하는 사이징 절차에 대해서 제시하였다. 각 CLASS 별 최대이륙중량과의 연관성이 높은 매개변수를 사용하여 실제 운용되는 무인항공기의 중량을 예측하여 모델을 검증하였다. 또한, 본 논문에서 제시한 사이징 절차를 사용하여 사례연구를 수행하였고, 기존의 방법을 사용하여 얻은 결과와 비교를 하였다.
