Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences (한국항공우주학회)
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Design and Demonstration of Morphing Wing Sections Using Lightweight Piezoceramic Composite Actuator (LIPCA)

압전 작동기 LIPCA를 이용한 형상가변익 설계 및 작동구현

  • 임상민 (건국대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 이상기 (건국대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 박훈철 (건국대학교 기계항공공학부) ;
  • 윤광준 (건국대학교 기계항공공학부) ;
  • 구남서 (건국대학교 기계항공공학부)
  • Published : 2003.12.01
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Abstract

Morphing wing sections actuated by piezoceramic actuator LIPCA have been designed and their actuation displacements estimated by using the therml analogy and MSC/NASTRAN based on the linear elasticity. The wing sections are fabricated as the design and tested for evaluation. Measured actuation displacements were larger than the estimated values mainly due to the material non-linearity of the PIT wafer. The morphing wing sections can be used for control surfaces of small scale UAVs or MAVs.

본 논문에서는 압전작동기 LIPCA를 이용하여 형상가변익을 제작하였고, 제작된 형상가변익의 작동변위에 관하여 연구를 수행하였다. 등가 열 모델링 방법과 MSC/NASTRAN으로 해석을 수행하여 압전작동기의 작동변위를 예측하였고, 이를 바탕으로 형상가변익의 설계와 제작을 수행하였다. 실험을 통해 제작된 형상가변익의 실제 작동변위는 압전세라믹의 재료 비선형성으로 인해 예측된 값보다 크게 나옴을 확인하였다. 압전작동기 LIPCA를 이용한 형상가변익은 작은 크기의 무인비행기나 초소형비행기의 조종면으로 사용될 수 있다.

Keywords

References

  1. McGowan A.R., et al., "Recent Result from NASA's Morphing Project," SPlE 9th Annual symposium on SSM, 2002, Paper No. 4698-11.
  2. Siochi E.J., et al., "Biomimetics for NASA Langley Research Center," 2002, NASA TM2002-211445.
  3. http://www.dfrc.nasa.gov/PAO/X-Press/stories/043001/new_morph.html.
  4. 박기훈, 윤광준, 박훈철, “곡변형 압전 복합재료 작동기 UPCA 개발" , 한국항공우주학회지 제30권 5호, 2002, p.94-100.
  5. MSC/PATRAN User's Manual, 2001.
  6. MSC/NASTRAN User's Manual, 2001.
  7. 조병찬, 이상기, 박훈철, 윤광준, 구남서, “3차원 가정변형률 솔리드 요소를 이용한 압전 작동기/감지기 해석" , 한국항공우주학회지, 제30권, 제2호, 2002, p.67-74.
  8. Sze K.Y., and Yao L.Q., "Modelling Smart Structures with segmented Piezoelectric sensors and actuators," J. of Sound and Vibration, Vol. 235, No. 3, 2000, pp.495-520. https://doi.org/10.1006/jsvi.2000.2944
  9. Tzou, Piezoelectric Shells: Distributed Sensing and Control of Continua, Kluwer Academic Publishers, 1993.
  10. Kioua H., and Mirza S., "Piezoelectric induced bending and twisting of laminated composite shallow shells", Smart Materials and Structures, Vol. 9, 2000, pp.476-484. https://doi.org/10.1088/0964-1726/9/4/310
  11. Wang Q.M., Zhang Q.M., Xu B., Liu R., and Cross L.E., "Nonlinear piezoelectric behavior of ceramic bending mode actuators under strong electric fields," Journal of Applied Physics, Vol. 86, No. 6, 1999, pp.3352-3360. https://doi.org/10.1063/1.371213