A study on the control law of Automatic Rudder Trim System for turbo prop aircraft

터보 프롭 항공기 자동러더트림장치 제어법칙에 관한 연구

Automatic Rudder Trim System(ARTS) is a device to reduce the pilot's work load for rudder trimming greatly required in varying abruptly aircraft's engine power. This paper represents a technical analysis and a design of control law of the ARTS. The control law of the ARTS is designed based on the analysis of aircraft's characteristics, system's requirements, and limitations. The control law is comprised of open loop control using the rudder trim map for a specific aircraft and closed loop control to compensate the error of the open loop control system. flight test results show that the ARTS can reduce pilot's work load for rudder trimming dramatically and can compensate the aircraft's transient yaw motion.

프로펠러 항공기에서는 추력효과 때문에 엔진 출력 변동시 트림 상태를 유지하기 위해서 계속적인 트림 스위치 조작을 하여야 한다. 자동러더트림장치는 고출력 터보 프롭 항공기에서 추력효과가 발생할 때 트림 상태를 유지하기 위해 러더 트림 조작에 필요한 조종사의 조종부담을 경감시키기 위해 도입된 장치이다. 본 논문은 자동러더트림장치 개발을 위한 기술적인 해석, 제어법칙에 대한 설계, 그리고 장치 적용에 따른 비행운동에 있어서의 효과를 분석한 내용이다. 자동러더트림장치의 제어 법칙은 항공기 특성 분석과 설계 요구도 및 제약 조건 등을 고려하여 설계되었고, 트림 맵을 이용하는 개루프제어 방법과 횡축 가속도를 제환 신호로 사용하여 개루프 시스템의 에러를 보상하도록 하는 폐루프 제어 방법의 통합으로 구현되었다. 설계된 제어 법칙을 이용한 자동러더트림장치를 실제 항공기에 장착하여 시험한 결과 방향축 트림을 위한 조종사의 조종부담을 효과적으로 감소시켰고, 엔진 출력이 변할 때 발생하는 순간 요우 모션도 크게 보상시킴을 확인하였다.