General bird-inspired flapping-wing air vehicles (FWAVs), the flapping motion was realized using DC motors and a linkage mechanism. However, this approach had limitations in accurately mimicking the diverse wing movements of actual birds. This study endeavors to surmount these limitations and achieve a heightened fidelity in emulating avian flight principles by developing a FWAV with the capability to perform an extensive wing motion. For this purpose, flapping-wing motion is implemented using servo motors, consequently augmenting the degrees of freedom in wing movement. The feasibility of this approach is confirmed through flight simulations and flight experimental tests conducted on the FWAV.
Initially, a folding-wing mechanism for enhancing lift efficiency is designed, followed by the establishment of a flapping-wing flight simulation environment to assess the feasibility of the FWAV’s flight. To accomplish this, aerodynamic and dynamic models of the FWAV are formulated and subsequently validated. Additionally, a functional prototype of the FWAV is manufactured for flight testing, enabling an analysis of flight control and performance when the degrees of freedom in wing movement are increased.
This study aims to more accurately mimic avian flight principles by developing a FWAV capable of various wing movements. By giving the main wing an additional degree of freedom, it provides information on new design methods and performance improvements of FWAVs. Furthermore, this study demonstrates the potential for the development of realistic FWAVs based on principles observed in nature.
기존의 일반적인 조류 모방형 날갯짓 비행체는 DC 모터와 링크 메커니즘을 사용하여 날갯짓 운동을 구현했으나, 이는 실제 새의 다양한 날갯짓을 모방하기에 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 단점을 극복하고 조류의 비행 원리를 더 현실적으로 모방하고자, 다양한 날갯짓을 구현할 수 있는 날갯짓 비행체를 개발한다. 이를 위해 서보모터를 사용하여 날갯짓을 구현함으로써 날갯짓의 자유도를 높이고, 이를 활용한 날갯짓 비행체의 비행 시뮬레이션 및 비행 시험을 통해 구현 가능성을 검증한다.
먼저 양력 효율 증대를 위한 접는 날개 메커니즘을 설계하며, 그 다음으로 날갯짓 비행체의 비행 가능성을 확인하기 위한 날갯짓 비행 시뮬레이션 환경을 구축한다. 이를 위해 날갯짓 비행체의 동역학 모델 및 공력 모델을 수립하고 이를 검증한다. 또한 실제 날갯짓 비행체 프로토타입을 제작하여 비행 시험을 수행하고, 이를 통해 날갯짓 운동의 자유도가 증대되었을 때 비행 제어 및 성능을 분석한다.
본 연구에서는 다양한 날개 운동을 가능케 하는 날갯짓 비행체의 개발과 비행 제어, 비행 성능 분석을 통해 조류의 비행 원리를 더욱 정확하게 모방하고자 한다. 주 날개에 추가적인 자유도를 부여함으로써 날갯짓 비행체의 새로운 설계 방법과 성능 향상에 대한 정보를 제공하며, 더 나아가 자연의 원리를 기반으로 한 현실적인 날갯짓 비행체 개발의 가능성을 보인다.
