초록
무장 헬리콥터에서 발사되는 무유도 로켓은 로터 블레이드에 의한 내리흐름과 전후좌우 기동으로 인한 외풍에 의해 전체 궤적 및 사거리가 변화하므로, 내리흐름 효과를 고려하여 무유도 로켓의 궤적을 예측하는 것이 중요하다. 내리흐름 효과를 고려한 무유도 로켓의 궤적 및 사거리를 예측하기 위해, 본 연구에서 여러 외풍 조건에 따른 후류 영역을 Actuator Disk Model(ADM)로 계산하고 6 자유도 (6 DOF) 운동 해석으로 무유도 로켓의 자세 및 전체 비행 궤적을 예측할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘은 ADM 해석 결과를 6 자유도에 반영하여 다양한 초기 발사조건에서 무유도 로켓의 전체 궤적을 예측할 수 있고, 기존 Inflow model을 이용한 내리흐름 해석과는 다르게 동체와의 간섭효과를 고려하여 비교적 정확한 내리흐름 및 다양한 외풍 환경 조건으로 궤적을 예측 할 수 있다. 개발된 알고리즘을 이용하여, 내리흐름 효과에 의한 무유도 로켓의 자세 및 궤적 변화 메커니즘을 유효 받음각 변화와 기수 자세 안정성으로 규명하였다. 그리고 외풍으로 인해 변화하는 내리흐름 효과를 고려하여 무유도 로켓의 궤적변화와 사거리를 계산한 결과, 후방 외풍 시 최대 13% 사거리 증가를 보였다. 사거리 증가의 주요 요인으로 내리흐름 영역과 강도, 부차적 요인으로 외풍과 동체와의 간섭효과, 동압의 크기인 것을 밝혔다. 또한 사거리 변화량이 가장 큰 후방 외풍에서, 후방 외풍의 풍속이 증가함에 따라 로켓의 사거리가 증가하였다. 하지만 특정 후방 외풍 크기 이상에서 더 이상 로켓 사거리가 증가하지 않는 한계를 보였다.
Downwash from helicopter rotor blades and external winds from various maneuvering make an unguided rocket change its trajectory and range. For the prediction of the trajectory and range, it is essential to consider the downwash effect. In this study, an algorithm was developed to calculate 6-Degree-Of-Freedom(6 DOF) forces and moments exerting on the rocket, and total flight trajectory of a 2.75-inch unguided rocket in a helicopter downwash flow field. Using Actuator Disk Model(ADM) analysis result, the algorithm could analyze the entire trajectory in various initial launch condition such as launch angle, launch velocity, and external wind. The algorithm that considered the interference between a fuselage and external winds could predict the trajectory change more precisely than inflow model analysis. Using the developed algorithm, the attitude and trajectory change mechanism by the downwash effect were investigated analyzing the effective angle of attack change and characteristics of pitching stability of the unguided rocket. Also, the trajectory and range changes were analyzed by considering the downwash effect with external winds. As a result, it was concluded that the key factors of the rocket range change were downwash area and magnitude which effect on the rocket, and the secondary factors were the dynamic pressure of the rocket and the interference between a fuselage and external winds. In tailwind case which was much influential on the range characteristics than other wind cases, the range of the rocket rose as increasing the tailwind velocity. However, there was a limit that the range of the rocket did not increase more than the specific tailwind velocity.