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DSpower에서 근무하는 동안 많은 사람들이 고정익 항공기에서 서보의 중요성을 제대로 이해하지 못한다는 것을 깨달았습니다. 나중에 시험 비행 중에 고정익 항공기가 서보 반응 속도가 느려 안정성을 잃는 것을 목격했습니다.

그때 저는 이 사소해 보이는 부품의 중요성을 깨달았습니다. 돌이켜보면, 그 사건이 우리 R&D 팀이 중요한 진전을 이루는 데 큰 원동력이 되었습니다.

고정익 항공기가 고성능 서보 없이는 작동할 수 없는 이유

자세를 조정하기 위해 여러 개의 모터를 사용하는 멀티로터와 달리, 고정익 항공기는 비행 방향을 제어하기 위해 전적으로 공기역학적 제어면에 의존합니다. 에일러론, 엘리베이터, 러더의 모든 움직임은 서보 모터의 정밀한 제어를 필요로 합니다.

작년 테스트 결과, 기존 서보 모터는 고속 기류에서 0.5초의 지연을 경험하며, 이는 항공기가 20도 요잉(yawing)할 수 있는 수준입니다. 이 문제를 해결하기 위해 저희는 세 가지 방법을 제시합니다.
1. 전문 소프트웨어 제어를 통한 지연 감소
2. 서보 응답 속도 향상
3. 기어비를 줄이세요

온도 변화 또한 위험을 초래합니다. 한 사용자는 영하 15°C의 북부 겨울 비행 중 플라스틱 기어에 균열이 생겨 착륙 시 즉각적인 손상을 입었습니다. 이제 모든 고정익 서보는 항공기 등급 알루미늄 기어박스를 사용하고 내부 온도 센서를 내장하고 있습니다. 이처럼 사소해 보이는 개선 사항들이 중요한 순간에 생명을 구할 수 있습니다.

서보가 고정익 항공기 요구 사항에 적합한지 확인하는 방법

속도와 힘을 제어하려면 균형이 필요합니다. 계산 방법은 다음과 같습니다. 날개 길이에 비행 속도를 곱한 후 100으로 나누어 필요한 힘을 구합니다. 예를 들어, 날개 길이가 2미터이고 비행 속도가 초당 15미터에 도달하면 최소 0.3kg·cm²의 힘을 가진 서보가 필요합니다.

하지만 실제 운영에서는 급격한 풍속 변화에 대처하기 위해 30%의 예비력이 필요합니다.

방수는 종종 간과됩니다. 2년 전, 저희는 한 고객이 측량용 고정익 항공기를 개조하는 작업을 도왔습니다. 구름 속을 비행하던 중 습기가 서보에 침투하여 제어 신호가 불안정해졌습니다.

현재 저희의 해결책은 출력 샤프트에 이중 실리콘 씰을 설치하고 나노 코팅 회로 기판을 결합하는 것입니다. 현장 테스트 결과, 항공기는 폭우 속에서도 정상적으로 작동할 수 있는 것으로 나타났습니다.

DSpower가 고정익 서보의 특수 요구 사항을 해결하는 방법

저희는 진동에 저항하는 방법을 특별히 개발했습니다. 고정익 엔진의 진동 주파수가 높으면 기존 서보 모터에서 신호 왜곡이 발생할 수 있습니다. 한 테스트에서 서보 모터가 격렬하고 제어할 수 없이 진동했습니다.

모든 제품은 공장에서 출고되기 전에 진동 장치에서 48시간 동안 연소 테스트를 거칩니다. 이 테스트의 주파수는 50Hz에서 2000Hz까지 다양하며, 다양한 비행 조건을 시뮬레이션합니다.

장거리 비행의 요구를 충족하기 위해, 저희는 동적 에너지 소비 조절이라는 특수 기술을 사용합니다. 기존 제어 장치는 유휴 상태에서도 전력을 소모합니다. 하지만 저희는 홀 효과 센서를 사용하여 제어 표면의 위치를 ​​감지하고, 정지 상태를 감지하면 자동으로 마이크로암페어 수준의 전력 소모로 전환합니다.

작년에 태양열 항공기에 장착한 제어 ​​장치는 항공기 전체의 비행 지속 시간을 크게 향상시켜 비행 시간을 17% 늘렸습니다.

고정익 항공기의 서보 설치 시 주의사항

무게 중심은 매우 중요합니다. 어떤 사람들은 조종 장치를 날개 바깥쪽에 설치하는데, 이는 롤 시 연결 효과를 유발할 수 있습니다. 일반적으로 조종 장치는 동체 중심선의 시위 길이의 30% 지점에 설치해야 합니다. 이 위치는 공기역학적 간섭을 최소화하고 회전 관성을 줄여줍니다. 설치 방향 또한 중요합니다. 출력축은 힌지 중심선에 수직이어야 합니다. 그렇지 않으면 조종 편차가 발생할 수 있습니다.

케이블 배선은 세심한 주의가 필요합니다. 한 고객이 서보 케이블을 너무 세게 묶어 비행 중 날개가 휘어지고 당겨져 연결 부위가 느슨해진 적이 있습니다. 이제 저희가 장비와 함께 제공하는 케이블 슬리브는 5mm 간격을 두고 있습니다. 또한, 저온에서 잘 부러지지 않도록 특수 실리콘 와이어를 사용합니다.

고정익 서보의 일일 유지 관리 지점

베어링 윤활에는 특별한 주의가 필요합니다. 일반 그리스는 절대 사용해서는 안 됩니다. 일반 그리스를 사용한 고객 때문에 서보가 저온에서 굳어 멈췄습니다. 저희가 제공하는 그리스는 -40°C에서 120°C 사이에서 적절한 점도를 유지하도록 특별히 제조되었습니다.

권장 정비 주기는 50 비행 시간마다 재윤활하는 것입니다. 사막 지역에서 사용하는 경우, 이 주기를 30시간으로 단축해야 합니다.

기어의 조임 상태를 자주 점검하는 것이 필수적입니다. 200시간 이상의 비행 시간을 가진 훈련용 항공기는 기어가 마모되어 유격이 발생했고, 이로 인해 착륙 중 러더가 갑자기 멈췄습니다.

현재 저희는 고객 여러분께 기어 유격을 점검하고 0.1mm를 초과하는 틈새를 수리하도록 안내하는 필러 게이지를 제공하고 있습니다. 이러한 관행 덕분에 많은 사고가 예방되었습니다.

미래의 고정익 서보는 어떤 기술적 혁신을 가져올까?

테스트에 사용된 자기 인코더는 매우 인상적입니다. 기존의 전위차계는 시간이 지남에 따라 마모되지만, 새롭게 설계된 비접촉 감지 방식은 이러한 단점을 완전히 극복했습니다. 지난주 염수 분무 조건에서 테스트한 샘플은 신호 변동 없이 500시간 동안 연속 작동하여 수명을 10배 연장했습니다. 특히 지능형 서보 시스템을 간절히 기대하고 있습니다.

각 서보에는 오류 상태를 자동으로 감지할 수 있는 마이크로프로세서가 장착되어 있습니다. 예를 들어, 기어가 고착되면 자동으로 백업 모드로 전환하여 요각을 줄입니다. 이 기술이 완성되면 고정익 비행의 안전성이 크게 향상될 것입니다.