고정익 드론의 비행 원리는-공기 역학을 기반으로 합니다.
1. 리프트 생성
고정익-드론의 날개는 양력을 생성하는 핵심 구성요소입니다. 날개의 윗면은 일반적으로 곡선형인 반면, 아랫면은 상대적으로 편평합니다. 드론이 앞으로 날아갈 때 날개 윗면과 아랫면의 공기 흐름 속도가 다릅니다. 베르누이의 원리에 따르면 유체 속도가 빠를수록 압력은 낮아집니다. 따라서 날개 윗면의 공기압이 아랫면의 공기압보다 작아져 위쪽으로 양력이 발생하게 된다. 양력의 크기는 날개의 모양과 면적, 비행 속도, 공기 밀도 등의 요인과 관련이 있습니다.
2. 추력 생성
고정익 드론의 추력은-일반적으로 엔진에 의해 제공됩니다. 일반적인 엔진 유형에는 피스톤 엔진과 터빈 엔진이 포함됩니다. 피스톤 엔진은 연료를 연소시켜 프로펠러를 회전시켜 동력을 생성합니다. 프로펠러가 회전하면서 공기를 뒤로 밀어냅니다. 뉴턴의 제3법칙에 따르면 공기는 프로펠러에 반력을 가하여 드론을 앞으로 나아가게 합니다. 터빈 엔진은 공기를 압축하고, 연료를 연소하고, 배기가스를 고속으로 배출함으로써 추력을 생성합니다. 이는 더 큰 추력을 생성하며 일부 고속-, 대형 고정익-익 드론에 적합합니다.
3. 비행 자세 제어
고정익 UAV의 안정적인 비행과 정밀한 제어를 위해서는 비행 자세를 조정해야 합니다.- 이는 주로 제어 표면을 통해 달성되며 가장 일반적인 것은 에일러론, 엘리베이터 및 방향타입니다.
- 에일러론: 에일러론은 날개의 바깥쪽 뒷부분 양쪽에 하나씩 위치합니다. 에일러론의 수직 편향을 제어하면 날개 양쪽의 양력이 변경되어 UAV가 굴러갈 수 있습니다. 오른쪽 에일러론이 위로 편향되고 왼쪽 에일러론이 아래로 편향되면 오른쪽 날개의 양력이 감소하고 왼쪽 날개의 양력이 증가하여 무인기가 왼쪽으로 굴러갑니다.
- 엘리베이터: 엘리베이터는 수평 안정 장치의 뒤쪽 가장자리에 있습니다. 엘리베이터의 수직 편향을 제어함으로써 수평 안정판의 양력이 변경되어 UAV가 피칭하게 됩니다. 엘리베이터가 위쪽으로 편향되면 수평 안정 장치의 양력이 감소하고 꼬리가 내려가고 기수가 올라갑니다. 엘리베이터가 아래쪽으로 휘어지면 수평 안정 장치의 양력이 증가하고 꼬리가 올라가고 기수가 내려갑니다.
- 방향타: 방향타는 수직 안정 장치의 뒤쪽 가장자리에 있습니다. 방향타의 왼쪽 및 오른쪽 편향을 제어하면 수직 꼬리에 가해지는 측면 힘의 크기가 변경되어 드론이 요잉(yaw)하게 됩니다. 방향타가 왼쪽으로 편향되면 수직 꼬리는 오른쪽으로 측면 힘을 받고 드론은 왼쪽으로 요잉합니다. 방향타가 오른쪽으로 편향되면 수직 꼬리는 왼쪽으로 측면 힘을 받고 드론은 오른쪽으로 요잉합니다.