KR102583617B1 - Method and Apparatus for Determining Velocity of Unmanned Aerial Vehicles Required to Prevent Effect of Advection by Propeller - Google Patents

Method and Apparatus for Determining Velocity of Unmanned Aerial Vehicles Required to Prevent Effect of Advection by Propeller Download PDF

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Abstract

본 발명은 대기질 측정기를 탑재한 채로 프로펠러(propeller)의 회전에 의해 비행하는 회전익 무인항공기에서 프로펠러로부터 발생하는 대기 이류(air advection, 移流)로 인한 대기질 측정기에서의 대기질 측정값 오차를 최소화하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도를 결정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention minimizes the error in the air quality measurement value from the air quality measuring device due to air advection generated from the propeller in a rotary-wing unmanned aerial vehicle that flies by rotating a propeller while equipped with an air quality measuring device. It relates to an apparatus and method for determining the critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle.

Description

대기질 측정기를 탑재한 회전익 무인항공기의 임계비행속도 결정장치 및 결정방법{Method and Apparatus for Determining Velocity of Unmanned Aerial Vehicles Required to Prevent Effect of Advection by Propeller}Critical flight speed determination device and method for rotary wing unmanned aerial vehicle equipped with air quality measuring device {Method and Apparatus for Determining Velocity of Unmanned Aerial Vehicles Required to Prevent Effect of Advection by Propeller}

본 발명은 대기질 측정기를 탑재한 채로 프로펠러(propeller)의 회전에 의해 비행하는 회전익 무인항공기에서 프로펠러로부터 발생하는 대기 이류(air advection, 移流)로 인한 대기질 측정기에서의 대기질 측정값 오차를 최소화하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도를 결정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention minimizes the error in the air quality measurement value from the air quality measuring device due to air advection generated from the propeller in a rotary-wing unmanned aerial vehicle that flies by rotating a propeller while equipped with an air quality measuring device. It relates to an apparatus and method for determining the critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle.

최근 미세먼지, 스모그 등 대기오염 문제들과 대기오염으로 인한 기후변화에 대한 관심과 우려가 커지고 있고, 그에 따라 대기질을 모니터링하기 위한 연구들 역시 다양한 방법으로 진행되고 있다. 대기질을 모니터링하는 방법 중에서도 소위 "드론"이라고 부르는 무인항공기에 대기질 측정기를 탑재한 채로 무인항공기를 대기질 측정이 필요한 지역의 상공으로 비행시켜서, 대기질 측정기에 의해 메탄 가스 농도 등의 대기질과 관련된 물리량을 측정하는 방법이 주목받고 있다. 무인항공기는 프로펠러의 회전에 의해 비행하게 되는 회전익 무인항공기와, 프로펠러의 회전이 아닌 다른 방식에 의해 비행하는 고정익 무인항공기로 구분할 수 있는데, 회전익 무인항공기는 고정익 무인항공기보다 정교한 고도조절이 가능하기 때문에 대기질 측정기가 탑재될 무인항공기로서 회전익 무인항공기가 더 유용하게 사용될 수 있다. 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0024300호에는 이와 관련된 종래 기술의 일예가 개시되어 있다. Recently, interest and concern about air pollution problems such as fine dust and smog and climate change caused by air pollution are growing, and accordingly, studies to monitor air quality are also being conducted using various methods. Among the methods of monitoring air quality, an unmanned aerial vehicle (so-called "drone") equipped with an air quality measuring device is flown over an area where air quality measurement is required, and air quality such as methane gas concentration is measured by the air quality measuring device. Methods for measuring physical quantities related to are attracting attention. Unmanned aerial vehicles can be divided into rotary-wing unmanned aerial vehicles, which fly by rotating the propeller, and fixed-wing unmanned aerial vehicles, which fly by a method other than the rotation of the propeller. Rotary-wing unmanned aerial vehicles are capable of more precise altitude control than fixed-wing unmanned aerial vehicles. Rotary wing unmanned aerial vehicles can be more useful as unmanned aerial vehicles equipped with air quality measuring instruments. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0024300 discloses an example of related prior art.

그런데 회전익 무인항공기의 경우에는 비행하는 과정에서 프로펠러의 회전에 의해 대기 이류(air advection, 移流)가 발생하게 되고, 그에 따라 회전익 무인항공기에 탑재된 대기질 측정기에서의 대기질 측정값 안정성은 프로펠러로 인한 대기 이류(air advection, 移流)에 의해 영향을 받게 된다. 일반적으로 주변 대기보다 높을 밀도를 가지는 대기 이류가 발생할 경우 대기질 측정기에서 측정된 대기질 관련 물리량의 측정값 즉, 예를 들면, 메탄의 농도 값 등과 같은 대기질 측정값에 오차가 유발될 수 있다. However, in the case of a rotary-wing unmanned aerial vehicle, air advection occurs due to the rotation of the propeller during the flight, and as a result, the stability of air quality measurements from the air quality measuring instrument mounted on the rotary-wing unmanned aerial vehicle depends on the propeller. It is affected by atmospheric advection. In general, when atmospheric advection, which has a density higher than that of the surrounding air, occurs, errors may be caused in the measured values of air quality-related physical quantities measured by air quality instruments, such as methane concentration values, etc. .

이와 같이 회전익 무인항공기의 프로펠러 회전에 의해 대기 이류가 발생하고, 이러한 대기 이류에 의해 대기질 측정기 주변에서 순간적인 압력의 변화가 발생하면서 대기질 측정기에서 측정된 대기질 측정값의 정확도 저하가 유발되는 바, 이를 방지할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다. In this way, atmospheric advection occurs due to the rotation of the propeller of the rotary wing unmanned aerial vehicle, and this atmospheric advection causes an instantaneous change in pressure around the air quality measuring device, causing a decrease in the accuracy of the air quality measurements measured by the air quality measuring device. However, measures to prevent this are urgently needed.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0024300호(2017. 03. 07. 공개).Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0024300 (published on March 7, 2017).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 위에서 언급한 것처럼 프로펠러(propeller)의 회전에 의해 비행하는 회전익 무인항공기에 대기질 측정기를 탑재하여 대기질의 상태 즉, 메탄의 농도 값 등과 같은 대기질 관련 물리량을 측정함에 있어서, 프로펠러의 회전 과정에서 발생하는 대기 이류(air advection, 移流)로 인한 대기질 측정기에서의 대기질 측정 오차를 최소화할 수 있는 회전익 무인항공기의 수평방향 이동속도 즉, 회전익 무인항공기의 임계비행속도를 결정할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was developed to overcome the limitations of the prior art as mentioned above. As mentioned above, an air quality measuring device is mounted on a rotary wing unmanned aerial vehicle that flies by rotating a propeller, and the air quality status, that is, the concentration of methane, is measured. When measuring physical quantities related to air quality, such as, the horizontal movement speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle that can minimize air quality measurement errors in air quality measuring instruments due to air advection that occurs during the rotation of the propeller. In other words, the purpose is to provide technology that can determine the critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle.

특히, 본 발명에서는 회전익 무인항공기의 질량, 프로펠러와 대기질 측정기 사이의 높이 차, 대기질 측정기로부터 프로펠러의 단부까지의 수평거리, 프로펠러의 개수, 프로펠러의 회전 반경 넓이 등의 회전익 무인항공기의 제원과, 대기 밀도, 온도, 중력 가속도 등의 대기환경 요소를 기준으로 하여, 프로펠러 회전에 따른 대기 이류로 인한 대기질 측정에서의 불확실성을 제거할 수 있게 되는 회전익 무인항공기의 임계비행속도의 결정 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. In particular, in the present invention, the specifications of the rotary wing unmanned aerial vehicle, such as the mass of the rotary wing unmanned aerial vehicle, the height difference between the propeller and the air quality measuring instrument, the horizontal distance from the air quality measuring instrument to the end of the propeller, the number of propellers, and the rotation radius of the propeller, etc. Based on atmospheric environmental factors such as air density, temperature, and gravitational acceleration, we provide a technology for determining the critical flight speed of rotary wing unmanned aerial vehicles that can eliminate uncertainty in air quality measurement due to atmospheric advection due to propeller rotation. The purpose is to

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 대기질 측정기가 탑재된 회전익 무인항공기에서 프로펠러 회전에 따른 대기 이류로 인한 대기질 측정값의 오차를 제거하거나 최소화시킬 수 있는 회전익 무인항공기의 수평방향으로의 최저 비행속도에 해당하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도를 결정하는 장치로서, 회전익 무인항공기의 질량(m), 프로펠러와 대기질 측정기 사이 높이 차(H), 대기질 측정기로부터 프로펠러의 단부까지의 수평거리(L), 프로펠러의 개수(N), 및 프로펠러 각각의 회전 반경 넓이(A)를 포함하는 회전익 무인항공기 제원과, 대기 밀도(ρ), 대기 온도(T) 및 중력가속도(g)의 대기환경 요소를 연산입력 데이터로서 제공받는 데이터 입력모듈; 제공받은 연산입력 데이터에 기초하여 회전익 무인항공기의 임계비행속도

Figure 112022014228016-pat00001
를 연산하는 연산모듈; 및 연산된 회전익 무인항공기의 임계비행속도
Figure 112022014228016-pat00002
를 사용자에게 제공하도록 출력하는 연산 데이터 출력모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도 결정장치가 제공된다. In order to achieve the above task, in the present invention, in a rotary wing unmanned aerial vehicle equipped with an air quality measuring device, the error in air quality measurements due to atmospheric advection due to propeller rotation can be eliminated or minimized in the horizontal direction of the rotary wing unmanned aerial vehicle. It is a device that determines the critical flight speed of the rotary wing unmanned aerial vehicle corresponding to the minimum flight speed, including the mass of the rotary wing unmanned aerial vehicle (m), the height difference between the propeller and the air quality measuring device (H), and the horizontal distance from the air quality measuring device to the end of the propeller. Rotor-wing unmanned aerial vehicle specifications including distance (L), number of propellers (N), and rotation radius area (A) of each propeller, and atmospheric density (ρ), air temperature (T), and gravitational acceleration (g). A data input module that receives environmental elements as calculation input data; Critical flight speed of rotary wing unmanned aerial vehicle based on provided computational input data
Figure 112022014228016-pat00001
An operation module that calculates; and the calculated critical flight speed of the rotary wing unmanned aerial vehicle
Figure 112022014228016-pat00002
A critical flight speed determination device for a rotary wing unmanned aerial vehicle is provided, which includes an arithmetic data output module that outputs to provide to the user.

또한 본 발명에서는 대기질 측정기가 탑재된 회전익 무인항공기에서 프로펠러 회전에 따른 대기 이류로 인한 대기질 측정값의 오차를 제거하거나 최소화시킬 수 있는 회전익 무인항공기의 수평방향으로의 최저 비행속도에 해당하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도를 결정하는 방법으로서, 회전익 무인항공기의 질량(m), 프로펠러와 대기질 측정기 사이 높이 차(H), 대기질 측정기로부터 프로펠러의 단부까지의 수평거리(L), 프로펠러의 개수(N), 및 프로펠러 각각의 회전 반경 넓이(A)를 포함하는 회전익 무인항공기 제원과, 대기 밀도(ρ), 대기 온도(T) 및 중력가속도(g)의 대기환경 요소를 연산입력 데이터로서 제공받는 단계(단계 S1); 제공받은 연산입력 데이터에 기초하여 회전익 무인항공기의 임계비행속도

Figure 112022014228016-pat00003
를 연산하는 단계(단계 S2); 및 연산된 회전익 무인항공기의 임계비행속도
Figure 112022014228016-pat00004
를 사용자에게 제공하도록 출력하는 단계(단계 S3)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도 결정방법이 제공된다. In addition, in the present invention, the rotor blade corresponding to the lowest flight speed in the horizontal direction of the rotary wing unmanned aerial vehicle capable of eliminating or minimizing errors in air quality measurements due to atmospheric advection due to propeller rotation in a rotary wing unmanned aerial vehicle equipped with an air quality measuring device. As a method of determining the critical flight speed of an unmanned aerial vehicle, the mass of the rotary wing unmanned aerial vehicle (m), the height difference between the propeller and the air quality measuring device (H), the horizontal distance from the air quality measuring device to the end of the propeller (L), and the Rotary wing unmanned aerial vehicle specifications, including the number (N) and the rotation radius area (A) of each propeller, and atmospheric environmental factors such as air density (ρ), air temperature (T), and gravitational acceleration (g) are used as calculation input data. receiving step (step S1); Critical flight speed of rotary wing unmanned aerial vehicle based on provided computational input data
Figure 112022014228016-pat00003
calculating (step S2); and the calculated critical flight speed of the rotary wing unmanned aerial vehicle
Figure 112022014228016-pat00004
A method of determining the critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle is provided, which includes the step of outputting to provide to the user (step S3).

본 발명에 의하면, 프로펠러(propeller)의 회전에 의해 비행하는 회전익 무인항공기에 대기질 측정기를 탑재하여 대기질의 상태 즉, 메탄의 농도 값 등과 같은 대기질 관련 물리량을 측정함에 있어서, 프로펠러의 회전 과정에서 발생하는 대기 이류(air advection, 移流)로 인한 대기질 측정기에서의 대기질 측정 오차를 최소화할 수 있는 회전익 무인항공기의 임계비행속도를 결정할 수 있게 되고, 그에 따라 사용자는 결정된 임계비행속도 이상으로 회전익 무인항공기를 비행시켜서 더욱 신뢰성 높고 안정적인 대기질 측정값을 획득할 수 있게 되는 효과가 발휘된다. According to the present invention, an air quality measuring device is mounted on a rotary-wing unmanned aerial vehicle that flies by rotating a propeller to measure air quality-related physical quantities such as the air quality state, that is, the concentration value of methane, during the rotation of the propeller. It is possible to determine the critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle that can minimize the air quality measurement error in the air quality measurement device due to air advection, and accordingly, the user can operate the rotor wing above the determined critical flight speed. The effect of flying an unmanned aerial vehicle is to obtain more reliable and stable air quality measurements.

도 1은 회전익 무인항공기의 수평방향 비행 상태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 프로펠러의 회전에 의해 하향으로 발생하는 풍속과 프로펠러의 회전 반경 넓이 관계를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 임계비행속도 결정장치의 구성에 대한 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 임계비행속도 결정방법의 구체적인 과정을 보여주는 개략적인 흐름도이다. Figure 1 is a schematic diagram to explain the horizontal flight state of a rotary wing unmanned aerial vehicle.
Figure 2 is a schematic diagram for explaining the relationship between wind speed generated downward by rotation of the propeller and the rotation radius area of the propeller.
Figure 3 is a schematic block diagram of the configuration of the critical flight speed determination device according to the present invention.
Figure 4 is a schematic flowchart showing the specific process of the critical flight speed determination method according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 본 발명에 있어서 회전익 무인항공기에 탑재된 대기질 측정기에서 측정하게 되는 대기질의 상태와 관련된 물리량의 측정값 즉, 오염물질의 농도값, 메탄의 농도 값 등과 같은 대기질 상태 관련 물리량의 측정값을 "대기질 측정값"이라고 약칭한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. The present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is described as one embodiment, and the technical idea of the present invention and its core configuration and operation are not limited thereby. For reference, in the present invention, the measured value of the physical quantity related to the air quality state measured by the air quality measuring device mounted on the rotary wing unmanned aerial vehicle, that is, the measured value of the physical quantity related to the air quality state, such as the concentration value of pollutants, the concentration value of methane, etc. is abbreviated as “air quality measurement value.”

본 발명에 의하면, 프로펠러 회전에 따른 대기 이류로 인한 대기질 측정에서의 불확실성을 제거할 수 있게 되는 회전익 무인항공기의 수평방향으로의 최저 비행속도가 결정되는데, 이렇게 결정된 속도가 바로 "회전익 무인항공기의 임계비행속도"에 해당한다. 그리고 본 명세서에서 개시하고 있는 속도, 유량, 밀도의 단위는 각각 m/s, m3/s, kg/m3이다. 편의상 청구범위를 포함한 본 명세서에서는 본 발명에 따른 회전익 무인항공기의 임계비행속도 결정장치는 "임계비행속도 결정장치"라고 약칭하며, 본 발명에 따른 회전익 무인항공기의 임계비행속도 결정방법은 "임계비행속도 결정방법"이라고 약칭한다. According to the present invention, the minimum flight speed in the horizontal direction of a rotary wing unmanned aerial vehicle, which can eliminate uncertainty in air quality measurement due to atmospheric advection due to propeller rotation, is determined, and the speed determined in this way is the "rotor unmanned aerial vehicle" It corresponds to “critical flight speed”. And the units of speed, flow rate, and density disclosed in this specification are m/s, m 3 /s, and kg/m 3 , respectively. For convenience, in this specification including the claims, the critical flight speed determination device for a rotary wing unmanned aerial vehicle according to the present invention is abbreviated as "critical flight speed determination device", and the method for determining the critical flight speed for a rotary wing unmanned aerial vehicle according to the present invention is abbreviated as "critical flight speed". It is abbreviated as “speed determination method.”

본 발명에서는 회전익 무인항공기의 제원(specification)과 대기환경 요소를 이용하여 회전익 무인항공기의 임계비행속도를 산출하여 결정하게 되는데, 여기서 회전익 무인항공기의 제원에는 무인항공기의 질량(m), 프로펠러와 대기질 측정기 사이 높이 차(H), 대기질 측정기로부터 프로펠러의 단부까지의 수평거리(L), 프로펠러의 개수(N), 및 프로펠러 각각의 회전 반경 넓이(A)가 포함된다. 그리고 대기환경 요소에는 대기 밀도(ρ), 온도(T) 및 중력가속도(g)가 포함된다. In the present invention, the critical flight speed of the rotary-wing unmanned aerial vehicle is calculated and determined using the specifications of the rotary-wing unmanned aerial vehicle and atmospheric environmental factors. Here, the specifications of the rotary-wing unmanned aerial vehicle include the mass of the unmanned aerial vehicle (m), the propeller, and the atmosphere. It includes the height difference between the quality measuring devices (H), the horizontal distance from the air quality measuring device to the end of the propeller (L), the number of propellers (N), and the rotation radius area of each propeller (A). And atmospheric environmental factors include atmospheric density (ρ), temperature (T), and gravitational acceleration (g).

따라서 본 발명에 따라 회전익 무인항공기의 임계비행속도를 산출하여 결정하기 위해서는 실물 측정이나 권위 있는 기관(예를 들면, 기상청 등)으로부터 제공되는 정보 등을 통해서 상기한 회전익 무인항공기의 제원과 대기환경 요소를 미리 파악해둔다. Therefore, in order to calculate and determine the critical flight speed of a rotary-wing unmanned aerial vehicle according to the present invention, the specifications and atmospheric environment factors of the rotary-wing unmanned aerial vehicle described above are obtained through actual measurements or information provided by an authoritative organization (e.g., Korea Meteorological Administration, etc.). Figure out in advance.

도 1에는 회전익 무인항공기(100)의 수평방향 비행 상태를 설명하기 위한 개략도가 도시되어 있다. 도 1에서 회전익 무인항공기(100)를 점선으로 도시한 것은 시간

Figure 112022014228016-pat00005
일 때의 상태를 나타내고, 실선으로 도시한 것은 일정 시간(
Figure 112022014228016-pat00006
)이 경과된 후 즉, 시간
Figure 112022014228016-pat00007
일 때의 상태를 나타낸다. Figure 1 shows a schematic diagram to explain the horizontal flight state of the rotary wing unmanned aerial vehicle 100. In Figure 1, the rotary wing unmanned aerial vehicle 100 is shown as a dotted line, indicating the time
Figure 112022014228016-pat00005
It represents the state when
Figure 112022014228016-pat00006
) has elapsed, that is, the time
Figure 112022014228016-pat00007
Indicates the state when

회전익 무인항공기(100)의 수평방향 비행에 있어서, 일정 시간(

Figure 112022014228016-pat00008
) 동안 회전익 무인항공기가 수평으로 이동한 거리(
Figure 112022014228016-pat00009
)가 프로펠러(1)와 대기질 측정기(2) 사이 높이 차(H)보다 큰 경우에는, 프로펠러(1)가 회전하면서 발생한 바람으로 인한 높은 밀도의 대기층이 아직 대기질 측정기에 도달하기 전에 회전익 무인항공기가 이동한 것이 되므로, 프로펠러 회전에 따른 대기 이류가 대기질 측정기에서의 대기질 측정에 주는 영향을 무시할 수 있게 된다. 즉, 프로펠러의 회전에 따른 대기 이류로 인한 대기질 측정기에서의 대기질 측정 오차가 무시할 수 있을 정도로 최소화되는 것이다. In the horizontal flight of the rotary wing unmanned aerial vehicle (100), a certain period of time (
Figure 112022014228016-pat00008
), the distance the rotary wing unmanned aerial vehicle moves horizontally (
Figure 112022014228016-pat00009
) is greater than the height difference (H) between the propeller (1) and the air quality meter (2), the high-density atmospheric layer caused by the wind generated while the propeller (1) rotates has not yet reached the air quality meter. Since the aircraft is moving, the effect of atmospheric advection due to propeller rotation on the air quality measurement in the air quality measuring instrument can be ignored. In other words, the air quality measurement error in the air quality measuring instrument due to atmospheric advection due to the rotation of the propeller is minimized to a negligible level.

따라서 본 발명에서는 일정 시간 동안 회전익 무인항공기가 수평으로 이동한 거리가 프로펠러와 대기질 측정기 사이 높이 차보다 크게 되게 하는 회전익 무인항공기의 수평방향 이동속도를 산출하여, 이를 프로펠러 회전에 따른 대기 이류로 인한 대기질 측정에서의 불확실성을 제거할 수 있게 되는 "회전익 무인항공기의 임계비행속도"로서 결정하게 된다. Therefore, in the present invention, the horizontal movement speed of the rotary wing unmanned aerial vehicle is calculated so that the distance moved horizontally by the rotary wing unmanned aerial vehicle for a certain period of time is greater than the height difference between the propeller and the air quality measuring instrument, and this is calculated by calculating the horizontal movement speed of the rotary wing unmanned aerial vehicle due to atmospheric advection due to propeller rotation. It is determined as the “critical flight speed of rotary wing unmanned aerial vehicles” that can eliminate uncertainty in air quality measurements.

아래에서는 도 1을 참조하여 위에서 서술한 내용을 수학적으로 표현한다. 앞서 언급한 것처럼, 프로펠러(1)가 회전하면서 발생한 바람으로 인한 높은 밀도의 대기층이 아직 대기질 측정기에 도달하기 전에 대기질 측정기가 그 위치 즉, 높은 밀도의 대기층이 도달하게 될 위치로부터 벗어나 있을 정도로 회전익 무인항공기가 충분히 수평방향으로 이동한다면, 프로펠러 회전에 따른 대기 이류가 대기질 측정기에서의 대기질 측정에 주는 영향을 무시할 수 있게 된다. 이를 위해서는 수학식 1을 만족하여야 한다. Below, the content described above is expressed mathematically with reference to FIG. 1. As mentioned earlier, before the high-density atmospheric layer caused by the wind generated as the propeller (1) rotates reaches the air quality measuring instrument, the air quality measuring instrument is far from its position, that is, the location where the high-density atmospheric layer will arrive. If the rotary wing unmanned aerial vehicle moves sufficiently horizontally, the effect of atmospheric advection due to propeller rotation on air quality measurements in an air quality measuring instrument can be ignored. To achieve this, Equation 1 must be satisfied.

Figure 112022014228016-pat00010
Figure 112022014228016-pat00010

위 수학식 1에서 L은 회전익 무인항공기의 제원 중에서 대기질 측정기로부터 프로펠러의 단부까지의 수평거리를 의미하며,

Figure 112022014228016-pat00011
은 일정 시간
Figure 112022014228016-pat00012
동안 회전익 무인항공기가 수평방향으로 이동한 거리를 의미하고,
Figure 112022014228016-pat00013
는 일정 시간
Figure 112022014228016-pat00014
동안 회전익 무인항공기의 프로펠러 회전에 의해 연직 하향으로 이동한 공기의 이동거리를 의미하며, H는 프로펠러와 대기질 측정기 사이의 높이 차를 의미한다.In Equation 1 above, L refers to the horizontal distance from the air quality measuring device to the end of the propeller among the specifications of the rotary wing unmanned aerial vehicle,
Figure 112022014228016-pat00011
is a certain amount of time
Figure 112022014228016-pat00012
It refers to the distance traveled by the rotary wing unmanned aerial vehicle in the horizontal direction,
Figure 112022014228016-pat00013
is a certain amount of time
Figure 112022014228016-pat00014
It refers to the distance of air moving vertically downward due to the rotation of the propeller of a rotary wing unmanned aerial vehicle, and H refers to the height difference between the propeller and the air quality measuring instrument.

위의 수학식 1을 프로펠러에 의해 발생한 풍속

Figure 112022014228016-pat00015
과 회전익 무인항공기의 비행속도
Figure 112022014228016-pat00016
를 이용하여 표현하면, 아래의 수학식 2의 형태로 나타낼 수 있다. Equation 1 above is calculated as the wind speed generated by the propeller.
Figure 112022014228016-pat00015
and flight speed of rotary wing unmanned aerial vehicle
Figure 112022014228016-pat00016
When expressed using , it can be expressed in the form of Equation 2 below.

Figure 112022014228016-pat00017
Figure 112022014228016-pat00017

위 수학식 2에 표시된 각 기호의 의미는 수학식 1과 관련하여 설명한 내용과 동일하다. The meaning of each symbol shown in Equation 2 above is the same as what was explained in relation to Equation 1.

도 2에는 프로펠러의 회전에 의해 하향으로 발생하는 풍속

Figure 112022014228016-pat00018
과 프로펠러(1)의 회전 반경 넓이(A) 관계를 설명하기 위한 개략도가 도시되어 있다. 도 2에서
Figure 112022014228016-pat00019
는 프로펠러 상부 대기층의 풍속을 의미하며,
Figure 112022014228016-pat00020
는 프로펠러 상부 대기층의 유량을 의미하고,
Figure 112022014228016-pat00021
는 프로펠러(1) 하부 대기층의 풍속 즉, 프로펠러에 의해 발생한 풍속을 의미하며,
Figure 112022014228016-pat00022
는 프로펠러 하부 대기층의 유량을 의미한다. 그리고
Figure 112022014228016-pat00023
는 대기의 밀도(air density)를 의미한다. Figure 2 shows the wind speed generated downward by the rotation of the propeller.
Figure 112022014228016-pat00018
A schematic diagram is shown to explain the relationship between the rotation radius area (A) of the propeller (1). In Figure 2
Figure 112022014228016-pat00019
means the wind speed in the upper atmospheric layer of the propeller,
Figure 112022014228016-pat00020
means the flow rate of the upper atmospheric layer of the propeller,
Figure 112022014228016-pat00021
means the wind speed in the atmospheric layer below the propeller (1), that is, the wind speed generated by the propeller,
Figure 112022014228016-pat00022
means the flow rate of the atmospheric layer below the propeller. and
Figure 112022014228016-pat00023
means air density.

회전익 무인항공기가 공중에 정지하고 있을 경우, 회전익 무인항공기에 가해지는 "알짜힘 F"은 아래의 수학식 3과 같이 표현된다. When a rotary wing unmanned aerial vehicle is stationary in the air, the “net force F” applied to the rotary wing unmanned aerial vehicle is expressed as Equation 3 below.

Figure 112022014228016-pat00024
Figure 112022014228016-pat00024

위 수학식 3에서 Q는 유량을 의미하며,

Figure 112022014228016-pat00025
는 대기의 밀도를 의미하고,
Figure 112022014228016-pat00026
는 풍속을 의미한다. In Equation 3 above, Q means flow rate,
Figure 112022014228016-pat00025
means the density of the atmosphere,
Figure 112022014228016-pat00026
means customs.

회전익 무인항공기의 프로펠러 상부의 풍속

Figure 112022014228016-pat00027
을 0(zero)이라고 가정하면, 위 수학식 3은 아래의 수학식 4를 만족시킨다. Wind speed at the top of the propeller of a rotary wing unmanned aerial vehicle
Figure 112022014228016-pat00027
Assuming that is 0 (zero), Equation 3 above satisfies Equation 4 below.

Figure 112022014228016-pat00028
Figure 112022014228016-pat00028

위 수학식 4에서도 도 다른 수학식과 마찬가지로 m은 회전익 무인항공기의 질량을 나타내며, g는 중력가속도(9.81m/s2)를 나타낸다. 수학식 4의 다른 기호들은 앞서 설명한 내용과 동일하다. In equation 4 above, as in other equations, m represents the mass of the rotary wing unmanned aerial vehicle, and g represents the gravitational acceleration (9.81 m/s 2 ). Other symbols in Equation 4 are the same as previously described.

회전익 무인항공기의 프로펠러에서 발생하는 대기 이류를 프로펠러에 대하여 수학적으로 표현하게 되면 아래의 수학식 5를 도출할 수 있다. If the atmospheric advection occurring in the propeller of a rotary wing unmanned aerial vehicle is expressed mathematically with respect to the propeller, Equation 5 below can be derived.

Figure 112022014228016-pat00029
Figure 112022014228016-pat00029

위 수학식 5에서 A는 프로펠러의 회전 반경 넓이를 의미하며, N은 회전익 무인항공기에 구비된 프로펠러의 개수를 의미한다. 수학식 5의 다른 기호들은 앞서 설명한 내용과 동일하다. In Equation 5 above, A refers to the rotation radius area of the propeller, and N refers to the number of propellers provided in the rotary wing unmanned aerial vehicle. Other symbols in Equation 5 are the same as previously described.

위 수학식 5를 프로펠러의 회전에 의해 하향으로 발생하는 풍속

Figure 112022014228016-pat00030
에 대하여 정리하면 아래의 수학식 6을 도출할 수 있으며, 수학식 6과 수학식 2를 이용하여 회전익 무인항공기의 비행속도
Figure 112022014228016-pat00031
에 대한 수학식 7을 도출하게 된다. Equation 5 above is calculated as the wind speed generated downward by the rotation of the propeller.
Figure 112022014228016-pat00030
By summarizing, Equation 6 below can be derived, and using Equation 6 and Equation 2, the flight speed of the rotary wing unmanned aerial vehicle
Figure 112022014228016-pat00031
Equation 7 for is derived.

Figure 112022014228016-pat00032
Figure 112022014228016-pat00032

Figure 112022014228016-pat00033
Figure 112022014228016-pat00033

기본적으로 회전익 무인항공기의 비행속도

Figure 112022014228016-pat00034
가 위 수학식 7을 만족하게 되면, 회전익 무인항공기의 프로펠러가 회전함으로 인하여 발생하는 대기 이류가 대기질 측정지의 대기질 측정에 주는 영향이 무시할 정도가 된다. 즉, 기본적으로는 수학식 7을 만족하는 비행속도
Figure 112022014228016-pat00035
의 최소값이 "회전익 무인항공기의 임계비행속도"에 해당하는 것이다. Basically, the flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle
Figure 112022014228016-pat00034
If Equation 7 above is satisfied, the influence of atmospheric advection caused by the rotation of the propeller of the rotary wing unmanned aerial vehicle on the air quality measurement of the air quality measurement site becomes negligible. In other words, it is basically a flight speed that satisfies Equation 7.
Figure 112022014228016-pat00035
The minimum value of corresponds to the “critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle.”

본 발명에서는 이와 같이 회전익 무인항공기의 임계비행속도를 산출하여 결정함에 있어서, 추가적인 대기환경 요소로서 대기의 온도를 더 고려할 수 있다. 즉, 대기의 온도 T를 고려하여 회전익 무인항공기의 임계비행속도를 산출할 경우에는, 위 수학식 7을 아래의 수학식 8의 형태로 변환시킬 수 있다. In the present invention, when calculating and determining the critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle, atmospheric temperature can be further considered as an additional atmospheric environmental factor. That is, when calculating the critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle by considering the atmospheric temperature T, the above equation 7 can be converted to the form of equation 8 below.

Figure 112022014228016-pat00036
Figure 112022014228016-pat00036

대기의 온도 T를 고려할 경우에는, 수학식 8을 만족하는 비행속도

Figure 112022014228016-pat00037
의 최소값이 "회전익 무인항공기의 임계비행속도"에 해당하게 된다. 따라서 프로펠러 회전에 따른 대기 이류로 인한 대기질 측정에서의 불확실성을 제거할 수 있게 되는 회전익 무인항공기의 수평방향 최저 비행속도, 즉 "회전익 무인항공기의 임계비행속도
Figure 112022014228016-pat00038
"는 아래의 수학식 9 (대기 온도 T를 고려하지 않을 경우) 또는 수학식 10 (대기 온도 T를 고려할 경우)에 의해 산출된다. When considering the atmospheric temperature T, the flight speed that satisfies Equation 8
Figure 112022014228016-pat00037
The minimum value of corresponds to the “critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle.” Therefore, the minimum horizontal flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle, which can eliminate uncertainty in air quality measurement due to atmospheric advection due to propeller rotation, i.e. the “critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle”
Figure 112022014228016-pat00038
" is calculated by Equation 9 below (when not considering the air temperature T) or Equation 10 (when considering the air temperature T).

Figure 112022014228016-pat00039
Figure 112022014228016-pat00039

Figure 112022014228016-pat00040
Figure 112022014228016-pat00040

위 수학식 6 내지 수학식 10에 기재된 기호 각각의 의미는 앞서 수학식 1 내지 5와 관련하여 설명한 내용과 동일하다. The meaning of each symbol described in Equations 6 to 10 above is the same as what was previously explained in relation to Equations 1 to 5.

본 발명에 따른 회전익 무인항공기의 임계비행속도 결정장치 및 결정방법에서는, 무인항공기의 질량(m), 프로펠러와 대기질 측정기 사이 높이 차(H), 대기질 측정기로부터 프로펠러의 단부까지의 수평거리(L), 프로펠러의 개수(N), 및 프로펠러 각각의 회전 반경 넓이(A)의 회전익 무인항공기 제원과, 대기 밀도(ρ), 온도(T) 및 중력가속도(g)의 대기환경 요소를 입력자료로 하여, 상기한 수학식 9 또는 수학식 10을 이용하여 회전익 무인항공기의 임계비행속도

Figure 112022014228016-pat00041
를 산출하여 결정하게 된다. In the critical flight speed determination device and method for a rotary wing unmanned aerial vehicle according to the present invention, the mass of the unmanned aerial vehicle (m), the height difference between the propeller and the air quality measuring device (H), and the horizontal distance from the air quality measuring device to the end of the propeller ( Input data includes the rotary wing unmanned aerial vehicle specifications of L), the number of propellers (N), and the rotation radius area (A) of each propeller, and the atmospheric environment elements of air density (ρ), temperature (T), and gravitational acceleration (g). So, using Equation 9 or Equation 10 above, the critical flight speed of the rotary wing unmanned aerial vehicle is
Figure 112022014228016-pat00041
The decision is made by calculating .

이를 위한 본 발명에 따른 임계비행속도 결정장치의 구성에 대한 개략적인 블록도가 도 3에 도시되어 있다. 도면에 예시된 것처럼 본 발명에 따른 임계비행속도 결정장치(200)는, 사용자의 입력 또는 관계기관으로부터의 전송에 의해 연산에 필요한 정보 즉, 상기한 회전익 무인항공기의 질량(m), 프로펠러와 대기질 측정기 사이 높이 차(H), 대기질 측정기로부터 프로펠러의 단부까지의 수평거리(L), 프로펠러의 개수(N), 및 프로펠러 각각의 회전 반경 넓이(A)를 포함하는 회전익 무인항공기 제원과, 대기 밀도(ρ), 온도(T) 및 중력가속도(g)의 대기환경 요소를 연산입력 데이터로서 제공받는 데이터 입력모듈(210), 제공받은 연산입력 데이터에 기초하여 상기 수학식 9 또는 수학식 10을 이용하여 회전익 무인항공기의 임계비행속도

Figure 112022014228016-pat00042
를 연산하는 연산모듈(220), 및 연산된 회전익 무인항공기의 임계비행속도
Figure 112022014228016-pat00043
를 사용자에게 제공하도록 출력하는 연산 데이터 출력모듈(230)을 포함하여 구성된다. For this purpose, a schematic block diagram of the configuration of the critical flight speed determination device according to the present invention is shown in Figure 3. As illustrated in the drawing, the critical flight speed determination device 200 according to the present invention provides the information necessary for calculation by input from the user or transmission from the relevant agency, namely, the mass (m) of the rotary wing unmanned aerial vehicle, the propeller and the atmosphere. Rotary wing unmanned aerial vehicle specifications including the height difference between quality measuring devices (H), the horizontal distance from the air quality measuring device to the end of the propeller (L), the number of propellers (N), and the rotation radius area of each propeller (A), A data input module 210 that receives atmospheric environmental elements of atmospheric density (ρ), temperature (T), and gravitational acceleration (g) as calculation input data, and uses Equation 9 or Equation 10 based on the provided calculation input data. Critical flight speed of rotary wing unmanned aerial vehicle using
Figure 112022014228016-pat00042
A calculation module 220 that calculates, and the calculated critical flight speed of the rotary wing unmanned aerial vehicle
Figure 112022014228016-pat00043
It is configured to include an operation data output module 230 that outputs to provide to the user.

데이터 입력모듈(210)는, 사용자가 입력하여 제공하는 키보드나 기타 다양한 공지의 입력수단을 이용하여 회전익 무인항공기의 질량(m), 프로펠러와 대기질 측정기 사이 높이 차(H), 대기질 측정기로부터 프로펠러의 단부까지의 수평거리(L), 프로펠러의 개수(N), 및 프로펠러 각각의 회전 반경 넓이(A)의 회전익 무인항공기 제원과, 대기 밀도(ρ), 온도(T) 및 중력가속도(g)의 대기환경 요소의 값들을 "연산입력 데이터"로서 수신한다. The data input module 210 inputs the mass (m) of the rotary wing unmanned aerial vehicle, the height difference (H) between the propeller and the air quality measuring device, and the air quality measuring device using a keyboard provided by the user or various other known input means. The rotary wing unmanned aerial vehicle specifications of the horizontal distance to the end of the propeller (L), the number of propellers (N), and the rotation radius area (A) of each propeller, air density (ρ), temperature (T), and gravitational acceleration (g) ) receives the values of atmospheric environment elements as “computation input data”.

연산모듈(220)에서는, 데이터 입력모듈(210)을 통해서 수신한 "연산입력 데이터"를 이용하여 상기한 수학식 9 또는 수학식 10을 만족하는 비행속도

Figure 112022014228016-pat00044
를 연산한다. 연산모듈(220)은 컴퓨터에서 구동되는 프로그램의 형태로 구현될 수 있다. In the calculation module 220, a flight speed that satisfies Equation 9 or Equation 10 above is calculated using the “computation input data” received through the data input module 210.
Figure 112022014228016-pat00044
Calculate . The calculation module 220 may be implemented in the form of a program running on a computer.

연산 데이터 출력모듈(230)에서는 연산모듈(220)을 통해서 연산된 비행속도

Figure 112022014228016-pat00045
를 회전익 무인항공기의 "임계비행속도"로서 출력하여 사용자에게 제공하게 된다. In the calculation data output module 230, the flight speed calculated through the calculation module 220
Figure 112022014228016-pat00045
is output as the “critical flight speed” of the rotary wing unmanned aerial vehicle and provided to the user.

본 발명에 따른 임계비행속도 결정장치는 컴퓨터 등으로 구현될 수 있으며, 따라서 연산된 비행속도

Figure 112022014228016-pat00046
를 회전익 무인항공기의 "임계비행속도"를 연산 데이터 출력모듈(230)에 의해 사용자에게 출력하여 제공하는 방식은, 컴퓨터의 모니터에 디스플레이하거나, 또는 유,무선 통신을 이용하여 사용자의 휴대단말기로 전송하는 방식이 될 수 있다. The critical flight speed determination device according to the present invention can be implemented with a computer, etc., and thus the calculated flight speed
Figure 112022014228016-pat00046
The method of providing the "critical flight speed" of the rotary wing unmanned aerial vehicle to the user by displaying it on a computer monitor or transmitting it to the user's portable terminal using wired or wireless communication This could be the way to do it.

도 4에는 본 발명에 따른 임계비행속도 결정방법의 구체적인 과정을 보여주는 개략적인 흐름도가 도시되어 있다. 도 4에 예시된 것처럼 본 발명에 따른 임계비행속도 결정방법은, 사용자의 입력 또는 관계기관으로부터의 전송에 의해 제공되는 상기한 회전익 무인항공기의 질량(m), 프로펠러와 대기질 측정기 사이 높이 차(H), 대기질 측정기로부터 프로펠러의 단부까지의 수평거리(L), 프로펠러의 개수(N), 및 프로펠러 각각의 회전 반경 넓이(A)를 포함하는 회전익 무인항공기 제원과, 대기 밀도(ρ), 온도(T) 및 중력가속도(g)의 대기환경 요소를 데이터 입력모듈(210)에서 "연산입력 데이터"로서 수신하는 단계(단계 S1); 수신된 연산 입력 데이터를 이용하여 연산모듈(220)에서 상기한 수학식 9 또는 수학식 10을 만족하는 비행속도

Figure 112022014228016-pat00047
를 연산하는 단계(단계 S2); 및 연산된 비행속도
Figure 112022014228016-pat00048
를 회전익 무인항공기의 "임계비행속도"로 삼아서 연산 데이터 출력모듈(230)을 통해서 출력하여 사용자에게 제공하는 단계(단계 S3)를 포함한다. Figure 4 shows a schematic flowchart showing the specific process of the critical flight speed determination method according to the present invention. As illustrated in FIG. 4, the critical flight speed determination method according to the present invention includes the mass (m) of the rotary wing unmanned aerial vehicle provided by user input or transmission from a related agency, and the height difference between the propeller and the air quality measuring device ( H), rotary wing unmanned aerial vehicle specifications including the horizontal distance from the air quality measuring instrument to the end of the propeller (L), the number of propellers (N), and the rotation radius area of each propeller (A), and air density (ρ), Receiving atmospheric environmental elements of temperature (T) and gravitational acceleration (g) as “computation input data” from the data input module 210 (step S1); Flight speed that satisfies Equation 9 or Equation 10 above in the calculation module 220 using the received calculation input data.
Figure 112022014228016-pat00047
calculating (step S2); and calculated flight speed
Figure 112022014228016-pat00048
It includes a step (step S3) of taking as the "critical flight speed" of the rotary wing unmanned aerial vehicle and outputting it through the calculation data output module 230 and providing it to the user.

사용자는 본 발명에 따른 임계비행속도 결정장치 및 방법을 통해서 제공받은 회전익 무인항공기의 "임계비행속도

Figure 112022014228016-pat00049
" 이상의 수평방향 속도로 회전익 무인항공기를 비행시키면서 대기질 관련 물리량을 측정하게 되며, 그에 따라 대기질 측정기에서는 프로펠러로부터 발생하는 대기 이류(air advection, 移流)에 의해 영향을 받지 않거나 또는 그 영향이 최소화되어 더욱 안정적이고 신뢰성 높은 대기질 측정값을 취득할 수 있게 된다. The user can determine the "critical flight speed" of the rotary wing unmanned aerial vehicle provided through the critical flight speed determination device and method according to the present invention.
Figure 112022014228016-pat00049
" Air quality-related physical quantities are measured while flying a rotary-wing unmanned aerial vehicle at a horizontal speed of more than This makes it possible to obtain more stable and reliable air quality measurements.

1: 프로펠러
2: 대기질 측정기
100: 회전익 무인항공기1: propeller
2: Air quality meter
100: rotary wing unmanned aerial vehicle

Claims (4)

대기질 측정기가 탑재된 회전익 무인항공기에서 프로펠러 회전에 따른 대기 이류가 대기질 측정기에서의 대기질 측정에 주는 영향을 무시할 수 있어서 대기 이류로 인한 대기질 측정값의 오차를 제거하거나 최소화시킬 수 있는 회전익 무인항공기의 수평방향으로의 최저 비행속도에 해당하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도를 결정하는 장치로서,
회전익 무인항공기의 질량(m), 회전익 무인항공기에 구비된 프로펠러와 대기질 측정기 사이 높이 차(H), 대기질 측정기로부터 회전익 무인항공기에 구비된 프로펠러의 단부까지의 수평거리(L), 회전익 무인항공기에 구비된 프로펠러의 개수(N), 및 회전익 무인항공기에 구비된 프로펠러 각각의 회전 반경 넓이(A)를 포함하는 회전익 무인항공기 제원과, 대기 밀도(ρ), 대기 온도(T) 및 중력가속도(g)의 대기환경 요소를 연산입력 데이터로서 제공받는 데이터 입력모듈(210);
제공받은 연산입력 데이터에 기초하여 수학식 9을 이용하여, 일정 시간 동안 회전익 무인항공기가 수평으로 이동한 거리가 프로펠러와 대기질 측정기 사이 높이 차와 동일해지는 회전익 무인항공기의 수평방향 이동속도에 해당하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도
Figure 112023077676675-pat00050
를 연산하는 연산모듈(220); 및
연산된 회전익 무인항공기의 임계비행속도
Figure 112023077676675-pat00051
를 사용자에게 제공하도록 출력하는 연산 데이터 출력모듈(230)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도 결정장치.
(수학식 9)
Figure 112023077676675-pat00052
In a rotary wing unmanned aerial vehicle equipped with an air quality measuring device, the influence of atmospheric advection due to propeller rotation on the air quality measurement in the air quality measuring device can be ignored, so the error in air quality measurements due to atmospheric advection can be eliminated or minimized. A device for determining the critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle corresponding to the minimum flight speed in the horizontal direction of the unmanned aerial vehicle,
Mass of the rotary wing unmanned aerial vehicle (m), height difference between the propeller provided on the rotary wing unmanned aerial vehicle and the air quality measuring device (H), horizontal distance from the air quality measuring device to the end of the propeller provided on the rotary wing unmanned aerial vehicle (L), rotary wing unmanned aerial vehicle Rotary wing unmanned aerial vehicle specifications including the number of propellers provided on the aircraft (N) and the rotation radius area (A) of each propeller provided on the rotary wing unmanned aerial vehicle, air density (ρ), air temperature (T), and gravitational acceleration A data input module 210 that receives the atmospheric environment elements of (g) as calculation input data;
Using Equation 9 based on the provided calculation input data, the distance moved horizontally by the rotary wing unmanned aerial vehicle for a certain period of time corresponds to the horizontal movement speed of the rotary wing unmanned aerial vehicle at which the distance is equal to the height difference between the propeller and the air quality measuring instrument. Critical flight speed of rotary wing unmanned aerial vehicle
Figure 112023077676675-pat00050
An operation module 220 that calculates; and
Calculated critical flight speed of rotary wing unmanned aerial vehicle
Figure 112023077676675-pat00051
A critical flight speed determination device for a rotary wing unmanned aerial vehicle, characterized in that it includes an arithmetic data output module 230 that outputs to provide to the user.
(Equation 9)
Figure 112023077676675-pat00052
 제1항에 있어서,
연산모듈(220)에서는 입력받은 대기 온도 T를 이용하여 수학식 10에 따라 회전익 무인항공기의 임계비행속도
Figure 112022014228016-pat00053
를 연산하는 것을 특징으로 하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도 결정장치.
(수학식 10)
Figure 112022014228016-pat00054
According to paragraph 1,
The calculation module 220 uses the input air temperature T to determine the critical flight speed of the rotary wing unmanned aerial vehicle according to Equation 10.
Figure 112022014228016-pat00053
A critical flight speed determination device for a rotary wing unmanned aerial vehicle, characterized in that it calculates .
(Equation 10)
Figure 112022014228016-pat00054
 대기질 측정기가 탑재된 회전익 무인항공기에서 프로펠러 회전에 따른 대기 이류가 대기질 측정기에서의 대기질 측정에 주는 영향을 무시할 수 있어서 대기 이류로 인한 대기질 측정값의 오차를 제거하거나 최소화시킬 수 있는 회전익 무인항공기의 수평방향으로의 최저 비행속도에 해당하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도를 결정하는 방법으로서,
회전익 무인항공기의 질량(m), 회전익 무인항공기에 구비된 프로펠러와 대기질 측정기 사이 높이 차(H), 대기질 측정기로부터 회전익 무인항공기에 구비된 프로펠러의 단부까지의 수평거리(L), 회전익 무인항공기에 구비된 프로펠러의 개수(N), 및 회전익 무인항공기에 구비된 프로펠러 각각의 회전 반경 넓이(A)를 포함하는 회전익 무인항공기 제원과, 대기 밀도(ρ), 대기 온도(T) 및 중력가속도(g)의 대기환경 요소를 연산입력 데이터로서 제공받는 단계(단계 S1);
제공받은 연산입력 데이터에 기초하여 수학식 9을 이용하여, 일정 시간 동안 회전익 무인항공기가 수평으로 이동한 거리가 프로펠러와 대기질 측정기 사이 높이 차와 동일해지는 회전익 무인항공기의 수평방향 이동속도에 해당하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도
Figure 112023077676675-pat00055
를 연산하는 단계(단계 S2); 및
연산된 회전익 무인항공기의 임계비행속도
Figure 112023077676675-pat00056
를 사용자에게 제공하도록 출력하는 단계(단계 S3)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도 결정방법.
(수학식 9)
Figure 112023077676675-pat00057
In a rotary wing unmanned aerial vehicle equipped with an air quality measuring device, the influence of atmospheric advection due to propeller rotation on the air quality measurement in the air quality measuring device can be ignored, so the error in air quality measurements due to atmospheric advection can be eliminated or minimized. A method of determining the critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle corresponding to the minimum flight speed in the horizontal direction of the unmanned aerial vehicle,
Mass of the rotary wing unmanned aerial vehicle (m), height difference between the propeller provided on the rotary wing unmanned aerial vehicle and the air quality measuring device (H), horizontal distance from the air quality measuring device to the end of the propeller provided on the rotary wing unmanned aerial vehicle (L), rotary wing unmanned aerial vehicle Rotary wing unmanned aerial vehicle specifications including the number of propellers provided on the aircraft (N) and the rotation radius area (A) of each propeller provided on the rotary wing unmanned aerial vehicle, air density (ρ), air temperature (T), and gravitational acceleration Receiving the atmospheric environment elements of (g) as calculation input data (step S1);
Using Equation 9 based on the provided calculation input data, the distance moved horizontally by the rotary wing unmanned aerial vehicle for a certain period of time corresponds to the horizontal movement speed of the rotary wing unmanned aerial vehicle at which the distance is equal to the height difference between the propeller and the air quality measuring instrument. Critical flight speed of rotary wing unmanned aerial vehicle
Figure 112023077676675-pat00055
calculating (step S2); and
Calculated critical flight speed of rotary wing unmanned aerial vehicle
Figure 112023077676675-pat00056
A method of determining the critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle, comprising the step of outputting to provide to the user (step S3).
(Equation 9)
Figure 112023077676675-pat00057
 제3항에 있어서,
회전익 무인항공기의 임계비행속도
Figure 112022014228016-pat00058
를 연산하는 단계 S2에서는 입력받은 대기 온도 T를 이용하여 수학식 10에 따라 회전익 무인항공기의 임계비행속도
Figure 112022014228016-pat00059
를 연산하는 것을 특징으로 하는 회전익 무인항공기의 임계비행속도 결정방법.
(수학식 10)
Figure 112022014228016-pat00060
According to paragraph 3,
Critical flight speed of rotary wing unmanned aerial vehicle
Figure 112022014228016-pat00058
In step S2 of calculating , the critical flight speed of the rotary wing unmanned aerial vehicle is determined according to Equation 10 using the input air temperature T.
Figure 112022014228016-pat00059
A method for determining the critical flight speed of a rotary wing unmanned aerial vehicle, characterized by calculating.
(Equation 10)
Figure 112022014228016-pat00060
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