Disc Loading 최적화를 통한 eVTOL 전력 소모 16% 절감 설계

Context

수직 이착륙 시의 높은 Disc Area 요구량과 순항 시의 공기역학적 유선형 구조 사이의 물리적 모순 존재. 고정된 기체 중량 하에서 Disc Loading 증가에 따른 전력 소모 급증이라는 병목 지점 발생.

Technical Solution

• Actuator Disc Theory 기반의 전력-추력 상관관계 분석을 통한 설계 최적화
• Disc Loading(DL) 감소를 위해 Rotor Radius를 확장하여 유도 속도(Induced Velocity)를 낮추는 구조 설계
• P_ideal = T^(3/2) / √(2ρA) 수식을 적용하여 Rotor 크기와 전력 소모 간의 비선형적 관계 제어
• Figure of Merit(FM)과 모터-인버터 효율(η)을 통합 고려한 P_electric 산출 로직 구축
• 배터리 에너지 밀도 향상을 Rotor Radius 확장으로 재투자하여 전 시스템의 Mass Fraction 최적화
• Tip Speed 제어를 통한 Acoustic Loading 감소 및 Flight Control 안정성 확보