드론이 어떻게 나는지 알아보자 > 전체/읽을거리

안녕 심심해서 날아다니는 드론에 대해서 써보려구해

 

드론에는 군사용 고정익 드론인 프레데터 부터 해서 DJI로 대표되는 민간용 회전익 팬텀시리즈까지 엄청 다양하지 그중에서 회전익에대해서 말해보려구

 

가장 대표적으로 많이 본 4개짜리 프로펠러를 가진 쿼드형태의 멀티콥터를 기준으로 설명을 해볼까해

 

 

4개의 모터가 한쌍씩 반대 방향으로 회전하면서 양력을 발생시켜 이때 모터의 회전 방향이 중요한데

 

 

원칙적으로는 근접한 모터의 회전 방향은 반대여야해 물론 아니여도 되겠지만 대부분 그렇게 해 

 

회전방향이 동일할 경우 드론이 뱅글뱅글 돌게되서 정상적인 비행을 수행할 수가 없어 그래서 위에처럼 모터를 교차시켜서 회전시키는거야

 

그래야지 모터 회전 반작용을 상쇄시킬수 있게 되거든 그리고 프로펠러도 당연히 회전방향에 맞게 장착해줘야해

 

 

이게 프로펠러 한쌍 사진인데 보면 모양이 반대로 되어있지? 일반적인 고정익 항공기의 날개형상을 생각하면 똑같아.

 

 

프로펠러는 결국 비행기의 날개 즉 에어포일의 형상과 비슷하게 만들고 이를 회전함으로써 양력을 발생시키는 원리인데

 

만약 날개를 거꾸로 달면 양력이 생기지 않게 될거야 그래서 모터 회전방향에 따라서 그게 맞는 프로펠러를 장착해서 양력을 생성하는거야

 

이제 우리는 모터를 돌리면 드론이 윙윙하고 날수 있는 원리를 알았어 정말 간단하지?

 

근데 이제 우리가 항상 30분밖에 못 날라다니는데 이유는 다들 알꺼야 배터리의 용량때문인걸 하지만 우리가 가진 모터들의 힘은 무한하지도 않고

 

출력이 강한 모터는 그만큼 전력소모가 크니까 배터리를 많이 달아줘야하지 결국 

 

많이 들고싶다 -> 모터를 크게달자 -> 배터리가 더필요하다 -> 배터리를 더 달았더니 기체가 무거워진다 -> 모터를 크게하자 -> 배터리가 더필요하다

 

계속 반복이야 배터리 개발해주는 형들이 좋은걸 만들면 다 끝나는 이야기지만 나는 지금 당장 오래 날고 싶은걸...

 

그래서 첫번째로 하는게 기체의 무게를 줄이는거야 가장 좋은건 배터리 모터 프로펠러를 제외하고는 아무것도 장착하지 않는거지만

 

현실적으론 그게 안되니까 우리는 기체 뼈대 자체를 줄이는 방법을 선택해

 

 

사진에는 허니콤 구조 이렇게 나오는데 이런걸 모노코크(세미모노코크)구조라고들해 뼈대가 있고 스킨만 붙여서 기체의 강성도 유지하지만

 

가볍게 설계가 가능하지 근데 이런 설계가 매우 어렵고 제작도 까다로워서 잘 보긴 힘들어

 

그리고 가볍고 강한 카본재질로 만들게 되면 좀더 무게가 가벼워져서 오래 날수 있어

 

근데 내가 여기서 하고싶은 이야기는 따로있어

 

모터와 프로펠러의 조합이야

 

모터의 용량이랑 프로펠러를 잘 조합하면 내가 날리고자 하는 기체에 가장 적합한 추력을 발생시킴과 동시에 전력 소모를 최대한으로 줄일수 있는

 

조합을 찾아야해 무작정 작은 모터를 달면 모터의 최대 용량을 써야해서 오히려 효율이 떨어질수도 있고 큰 모터를 써서 모터 용량을 적게 쓰면

 

모터 무게가 무거워서 오히려 전력을 더 쓸수도 있거든.

 

프로펠러도 마찬가지야 큰 프로펠러가 더 많은 추력을 발생시키지만 항력이 커져서 모터에 큰 부하가 발생하게되고 그럼 전력 효율이 떨어져

 

그래서 적절한 모터와 프로펠러를 선정해야해

 

간단하게 드론이 날라다니는 기본 원리랑 비행시간 이야기를 했는데 나중에 시간되면 더 자세히 써볼게

 

 

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