태양광 무인기 제작과정

안녕하세요 정진센터입니다.
예전에 태양광 무인기 제작과정을 올렸어야 했는데
빨리 올리지 못해서 죄송합니다..

몇가지 이유가 있습니다.
일단 제작에 시행착오가 많이 있어서 완벽하게 만드는 과정을 보여드리지 못할 것 같아서
여러번 망설여졌었는데 큰 흐름과 문제가 있는 부분은 선별하여 소개해 드리도록 하겠습니다.


우선 CATIA로 설계한 3D 비행기를 부품별로 따로 2D dxf파일로 만들어
레이져커팅의 사전작업을 해 usb에 잘 넣어 두고
가까운 창조혁신센터에 들러 무료로 레이저커팅을 진행했습니다.

그림 1 : 레이저  커터 (모델 VLS 3.50)

그림2 : 레이저 커터 (모델 VLS 3.50)

그림3 : 레이저 커터 전용 프로그램

이 레이저 커터는 그림3의 프로그램을 통해서 커팅위치와
재질을 선택할 수 있었습니다. 심지어 wood 항목에 balsa wood가 있어서
비행기 제작에 많이 사용되는 balsa 나무 항목도 있어 편리했습니다.

동영상 1 : 커팅되는 과정

동영상 1을 보시면 이런 식으로 규격에 맞는 발사나무를 준비하시고
노즐을 세팅하고 시작 버튼을 누르시면 됩니다.
(발사나무가 비싸기 때문에 최대한 붙여서 잘라야합니다.. 너무 가까우면
또 튕겨버리기때문에 2mm정도는 간격을 두셔야합니다. )

그림4 : 커팅된 모든 부품

공용 레이저 커팅기를 사용했기때문에 손으로 자르기 어려운 형상만
최소한으로 잘랐습니다. 특히 맨위 우측에 항공합판은 정말 자르기 어렵기때문에
꼭 레이저 커팅기를 사용해야 합니다.

그림5 : 레이저 커팅된 부품

그림5와 같이 도면과 부품을 정리해 줍니다.
특이사항으로 유리가 있는 평평한 테이블에서 작업해야합니다.
유리에 본드가 붙어야 나중에 뜯어내기 편합니다.

그림 6 : 익형 사포작업 준비

위와 같이 카본봉에 잘라놓은 익형을 위아래로 살짝만 붙여서
긴 사포로 균일하게 갈아줍니다.

그림 7 : 다시 뜯은 익형 (리브)

그림 8 : 주 스파에 리브 조립과정

그림 9 : 중앙 날개 가조립

그림 10 : 가조립 날개 수평확인

일단 주 스파 조립이 끝나면 평평한 테이블 유리와
스파의 수평을 확인해야합니다. (리브도 밑에 딱 붙는지 확인)

그림 11 : 완벽하게 조립 (구멍으로 빨려들어간다~)

그림 12 : 뒷 스파 조립 (완벽하게)

그림 13 : 수평확인 !

이렇게 스파를 조립하면서 날개가 비틀릴 수 있기 때문에
계속 날개가 휘었는지 확인해줍니다. (정말 중요합니다.)
만약 조금이라도 날개가 휜다면 비행특성이 완전히 바뀝니다.
설계한대로 최대한 정확하게 만드는 것이 관건입니다.

그림 14 : 스파 위 아래로 카본로드 접착

스파의 위 아래로 카본로드를 붙여서 강화를 해줍니다.
비행기의 공기력으로 인한 하중은 주로 스파가 담당하기때문에
가장 이상적인 H형스파로 만들어 줍니다.
(왜 이상적인지 나중에 소개해드리겠습니다.)

그림 15 : 조인트를 위한 구멍파기 (정확하게)

조인트 구멍을 직접 잘라서 만든 이유는 발사나무가 약해서
부서질 수 있기때문입니다.
안전하게 하려고 시간을 태웠습니다. ㅎ

그림 16 : 중앙 날개 완성 

그림 16을 보면 날개가 휘어진 것처럼 보이지만 카메라 렌즈때문에 그런거고
실제로는 정확히 수평이 맞습니다.

그림 17 : 날개 뒷전과 중앙날개

날개 뒷전은 1.5T 발사나무로 덮어서 만들었습니다.

그림 18 : 무게 157g (1m날개)

아무래도 프로토타입이라 튼튼하게 만들다보니 무게가 157g이나 나왔습니다.
하지만 설계상 무게보다는 더 가벼웠습니다.

그림 19 : 앞전 D박스용 몰드 

케블러와 카본이 1:1로 섞인 직물로 앞전의 D박스를 성형했습니다.
복합소재를 만들기 위해서는 몰드가 필요해서 최소한의 몰드를 만들었습니다.

그림 20 : 몰드와 케블러 + 카본 직물

그림 21 : 상온에서 굳는 에폭시 +레진 + 몰드

그림 22 : 이불보관용 진공팩으로 몰드 압착 +24h

비싼 복합소재용 진공백을 구매할 수 없어서 대체재로 이불보관용 진공팩을 구매했습니다.
그런대로 만족했지만 제대로 하려면 역시 전용 진공백을 사야할 것 같습니다 ㅎㅎ

그림 23 : 성형된 D박스

이 D박스는 날개의 비틀림 하중을 담당하기 때문에
날개가 긴 비행기에서 중요하게 작용하게 됩니다.
물론 저는 너무 튼튼하게 만든 감이 있습니다.
다음부터는 스파두깨를 줄이고 D박스도 줄여 경량화해야 할것 같습니다.

그림 24 : D박스와 중앙날개

보시다 싶이 실패에 가까웠습니다.
불균일하고 무게도 많이 나가서 이번엔 눈물을 머금고
D박스를 발사나무 1T로 대체하기로 했습니다.

그림 25 : 가조립된 주익

양쪽 날개도 같은 방식으로 만들어 줍니다.
주의사항은 에일러론을 위해 날개 끝단에
설계된 길이만큼 잘라내어 힌지와 함께 재조립 해줍니다.

그림 26  : 꼬리날개 

꼬리날개도 같은 방식으로 만들어주시고
서보모터를 장착해 줍니다.

그림 27 : 가조립된 태양광 무인기

태양광 무인기인데 태양전지는 붙이지 못했습니다.
일단 나는걸 확인해야 했었거든요..
근대 나중엔 시간이 없어서 비행기까지만 만들고
태양전지패널은 붙이지 못해서 아쉬웠습니다. ㅠㅠ

그림 28 : 조립된 태양광없는 태양광 무인기

이런 과정으로 태양광 무인기 프로토타입은 완성됬습니다.
비행영상은 "태양광 무인기 설계" 글을 참고해 주시길 바랍니다.

끝까지 읽어 주셔서 감사합니다.
이번 비행기는 부족한 것이 많았습니다.
제가 4학년때 만들었기때문에 바쁘기도 했고
지식과 경험이 많이 부족했었습니다.
다음번에는 정말 잘 설계되고 만들어진 비행기를 리뷰해드리도록 하겠습니다.
다시 한번 긴글 읽어주셔서 감사드리며 많은 관심 부탁드립니다.


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태양광 글라이더 설계