제트 터빈을 장착한 세계 최초 3D 프린팅 원격 조종 항공기 비행, 마하 0.8 목표로 최속 모델 항공기 세계 기록에 도전

Kingchaser는 PETG, PPS-CF, 탄소 섬유 봉(carbon-fiber rods), 알루미늄으로 제작된 3D 프린팅 제트 동력 원격 조종 항공기로, 첫 비행 후 마하 0.8을 목표로 세계 기록에 도전할 계획이다. _The Mach Initiative_는 독일 파일럿 Neils Herbrich가 9년 동안 보유해 온 현재의 기네스 세계 기록을 깨는 것을 목표로 한다. University of Bath 출신 졸업생들로 구성된 이 팀은 Kingfisher의 첫 비행 영상을 YouTube에 게시했다.

팀은 PETG, PET-CF, 그리고 일부 PLA로 제작된 최초의 소형 프로토타입인 Kinglet으로 시작했다. Kinglet은 아직 제트 터빈을 사용하지 않았으며, 대신 안전하고 저렴하게 반복 작업을 할 수 있는 EDF(Electric Ducted Fan)를 선택했다. Kinglet은 모듈식 설계를 사용하여 항공기를 섹션별로 빠르게 프로토타이핑하고 전체 본체를 새로 만들 필요 없이 파손된 부품을 교체할 수 있었다.

Kinglet이 팀이 만족하는 수준의 성능에 도달하자, 그들은 길이 1미터가 채 안 되는 Kingfisher로 넘어갔다. Kingfisher는 63 N·m의 추력을 내고 최고 속도 205 mph(330 km/h)에 도달할 수 있는 소형 제트 터빈 엔진인 Jetcat P60으로 추진된다. The Mach Initiative는 이 엔진이 기록을 깨기에 충분히 강력하지 않으며, 오직 제트 엔진으로 비행하는 것을 달성하는 데만 초점을 맞추고 있다고 밝혔다. 팀은 항공기가 견뎌야 할 더 큰 크기와 훨씬 높은 힘 때문에 Kinglet과 비교하여 몇 가지 주요 설계 변경을 해야 했다. Kingfisher는 여전히 주로 PETG로 만들어졌으며, 엔진 하우징은 어닐링된(annealed) PET-CF로 제작되었다. 엔진은 알루미늄 하드웨어로 고정되어 있으며, 나머지 항공기는 알루미늄 골격으로 보강되었다.

엔지니어들은 원래 Kingfisher MK2에 150Nm 제트 엔진을 장착하여 기록 경신을 시도하는 항공기로 삼으려 했으며, 614 mph(988 km/h)를 목표로 하여 세계에서 가장 빠른 전동 드론 (434 mph)를 무색하게 만들 계획이었습니다. 하지만 그들은 Kingfisher보다 20% 더 큰 새로운 항공기를 제작하기로 결정하고, 이를 Kingchaser라고 명명하며 설계에 상당한 변경을 가했습니다.

무게가 20 lb(9 kg)인 Kingchaser는 외부 구조물 대부분에 여전히 PETG를 사용하지만, 엔진 하우징에는 어닐링된 PET-CF 대신 PPS-CF로 교체되었습니다. 이는 더 큰 하우징을 어닐링하는 과정에서 불균일한 가열로 인해 변형이 발생했기 때문입니다. PPS-CF는 또한 몇 겹의 탄소 섬유로 표면 처리되었고, 엔진 장착을 위해 알루미늄과 강철로 추가 보강되었습니다. 그들은 또한 프린팅된 부품을 엔진 열로부터 보호하기 위해 티타늄 배기 시트와 알루미늄 테이프를 사용했습니다. PETG 본체를 관통하는 알루미늄 골격 역시 무게 절감 및 맞춤형 CNC 가공 부품 사용 감소를 위해 탄소 섬유 봉으로 교체되었습니다.

전자 장비의 경우, 전용 비행 제어 및 항공 전자 담당자가 전자 장비를 다룹니다. Kingchaser는 항공기에서 가능한 한 많은 원격 측정(telemetry) 데이터를 수집할 수 있는 완전한 계측식 항공 전자 시스템을 갖추고 있으며, 고속 비행 시 더 나은 조종을 위해 FPV 시스템도 장착했습니다. 항공기를 제어하기 위해서는 엘레본에 70 kg-cm (5.06 ft-lbs)의 높은 토크 서보 모터가 사용되었는데, 이는 속도에서 플랩(flaps)을 움직이는 데 상당한 힘이 필요하기 때문입니다.

현재 기록 시도 일정이 발표된 바는 없지만, The Mach Initiative의 흥미로운 제작 과정을 YouTube 채널에서 계속 확인할 수 있습니다.