전투기에 처음 적용되었던 Fly-By-Wire (전자식 비행제어) 시스템은 여러 가지 장점으로 인해 까다로운 인증과정을 거쳐 민간 항공기에까지 적용되었고, 최근에는 소형제트기까지 적용 범위가 확장되고 있으며 미래에는 대부분 Fly-By-Wire 항공기가 주를 이룰 것으로 전망된다. 본 논문에서는 대형여객에서 소형제트기까지 민간 항공기에 적용되는 Fly-By-Wire 시스템의 구성 및 특성 등에 대하여 기술 하였다. 특히 비행조종컴퓨터 다중화 방안과 데이터 통신 버스, 조종면 작동기, Fly-By-Wire 시스템을 통하여 적용되는 제어 법칙 등에 대한 기술 개발 동향에 대해 고찰하였다.
본 논문은 제어시간이 제한된 유도탄에 적용하기 위한 유도법칙을 제안한다. 제안된 유도법칙은 잔여비행시간에 대한 다항식을 기반으로 설계되어 일반화된 형태를 가지게 된다. 또한 제어 종료시점에서 가속도 명령을 0으로 만들어 잔여비행시간(time-to-go) 추정 오차에 대한 민감도를 줄여주고, 단 분리 등의 이벤트 발생 시 비행 안정성을 증가 시켜줄 수 있다. 제안된 유도법칙을 적용하기 위한 잔여비행시간 추정방법을 제안하고, 고고도 방어요격탄의 중기 유도 및 종말 유도에 대한 적용 가능성을 제시한다. 다양한 시뮬레이션 수행을 통하여 제안된 유도법칙의 특성 및 성능을 분석한다.
본 논문에서는 소형 무인항공기에 대한 비행제어 시스템을 동적 보상기를 이용하여 설계하였다. 제안된 제어 시스템은 정상상태 오차를 줄이면서 과도응답 특성을 개선하여 고도 변화 및 목표점 통과 명령에 대해 비행 안정성을 확보하고자 하였다. 제안된 비행 제어기는 내부 루프와 외부 루프의 이중 구조로 구성되며, 내부 루프는 PD 제어기를 사용하여 과도응답을 개선하도록 하며 외부 루프는 동적 보상기를 사용하여 과도 응답 및 정상 상태 오차를 개선하도록 하였다. 고도 추종 및 목표점을 통과하도록 하는 비행실험을 통하여 제안된 기법의 성능을 평가하였다.
본 논문은 레이더와 같은 지상의 다수위협이 존재하는 상황에서 무인항공기의 비행경로 최적화에 관한 것이다. 레이더에 의한 피탐성, 즉 비행체에 의해 반사되는 레이더 신호강도를 최소화하면서 목적지까지의 비행시간을 최소화하는 관점에서 성능지수를 제안하였다. 1차의 시간지연 시스템으로 가정된 비행체의 경사각을 제어입력으로 고려하였으며, Sequential Quadratic Programming기법에 기반한 입력 파라미터 최적화 기법을 사용하여 궤적최적화를 수행하였다. 제안된 무인 항공기 경로계획 기법은 Voronoi 선도기법과 비교하였을 때, 생존성을 증대시키면서도 항공기의 역학적 특성을 고려한 비행경로를 제공한다.
무인기의 자동 비행 제어 시스템은 기체의 형태, 크기, 무게 등의 정적 및 동적 변화에 따라 스스로 비행계수를 조정하여 목표 비행궤적을 정확히 따라가도록 제어할 필요가 있다. 본 논문에서는 PID 제어 기법을 이용하는 비행제어시스템에 기계학습모듈(MLM)을 추가하여 기체의 특성 변화에 따라 제어계수를 비행중 실시간 자동으로 조정하는 시스템을 제안한다. MLM은 선형회귀분석과 보정학습을 이용하여 설계되었으며 MLM을 통해 학습된 제어계수의 적합성을 평가하는 평가모듈(EvM)을 함께 모델링 하였다. 이 시스템은 FDC 비버 시뮬레이터를 기반으로 실험하였으며 그 결과를 분석 제시하였다.
항공기에서 소형 제트기까지 항공기에 적용되는 플라이 바이 와이어 시스템의 구성 및 특성등에 대하여 기술 하였다. 특히 비행조종컴퓨터 다중화 방안과 데이터 통신 버스, 조종면 작동기, 플라이 바이 와이어 시스템을 통하여 적용되는 제어 법칙 등에 대한 기술 개발 동향에 대해 고찰하였다. 전투기에 처음 적용되었던 플라이 바이 와이어 시스템은 여러 가지 장점으로 인해 까다로운 인증과정을 거쳐 민간 항공기에까지 적용되었고, 최근에는 소형제트기까지 적용 범위가 확장되고 있으며 미래에는 대부분 플라이 바이 와이어 항공기가 주를 이룰 것으로 전망된다.
수직이착륙기(VTOL) 및 도심 항공 모빌리티와 같은 멀티로터형 비행체는 높은 기동성을 바탕으로 오늘날 널리 활용되고 있다. 멀티로터는 다수의 로터로 구성되어 후류 상호작용이 활발히 발생하고, 이로 인해 멀티로터의 공기역학 및 공력음향학적 특성이 단일 로터와 큰 차이를 보인다. 본 연구에서는 자유 후류 격자 기법 해석자를 활용하여 멀티로터의 후류 상호작용 효과를 규명하고자 하였다. 다양한 비행체와 운용조건의 비교를 위하여, 제자리 비행에서 로터 간격에 따른 효과와 전진 비행에서 전진비 및 전진 방향에 따른 효과를 확인하였다. 제자리 비행 시 후류 및 로터 사이의 상호작용으로 비정상 하중이 발생하였으며, 로터 사이 간격이 줄어들수록 하중 변화폭이 증가하였다. 이는 비정상 하중 소음을 발생시키고 소음 지향성에 변화를 가져온다. 전진 비행 시, 비행 방향에 따라서 비정상 하중 및 소음 특성에서 차이를 보인다. 단일 로터 해석 결과와 비교하였을 때, 멀티로터의 각각의 로터는 상대적 위치에 따라서 하중 소음의 크기와 지향성이 다르다. 결론적으로 후류 상호작용 효과에 대한 분석은 다양한 멀티로터 형상과 운용조건의 공력 및 공력소음 해석에 필수적이다.
본 논문에서는 후방 전방향 특성이 요구되는 비행체 탑재 안테나의 이상적인 방사패턴을 얻기 위해. 새 롭게 고안된 프린트형 역F안테나를 로케트 또는 미사일의 몸체 하단부에 있는 Fin측면상에 표연 장착하여 방사 패턴을 측정(중심주파수 : 1.81 GHz)하였으며, 그 결과 기존의 비행체 원통 몸체상에 장착된 역F안테나보다 비 행체의 후미 축상을 기준으로 대칭적인 방사패턴 특성을 얻었다. 또한 후미 방향으로 지향성을 높이기 위해 반 사기 역할을 하는 무급전 소자를 프린트형 역F안테나의 전방 방향 $\lambda$/8( $\lambda$ :파장, 10.5 em) 지점에 위치시켜 방 사패턴을 측정한 결과 전후비가 8dB 개선된 지향 특성을 얻었다.
본 연구는 CRW형식 무인항공기 추진시스템의 밸브 작동을 고려한 비행모드에 따른 천이성능특성을 파악하기 위해 SIMULINK를 이용하여 모델링 하였다. 주 엔진시스템의 천이모사에는 ICV 방법이 적용되였다. 그리고 밸브 시스템은 로터리 덕트와 메인 덕트로 빠져나가는 유량을 제어하는 시스템으로서 밸브를 통해 로터리 덕트로 빠져나가는 유량과 메인 덕트를 빠져나가는 유량이 합은 터빈의 출구 유량과 같다는 가정하에 수행 되었으며, 이때 밸브각 변화에 따른 손실, 유량 및 유효 면적 등이 고려되었다. 성능해석은 비행 천이 영역인 고도 1Km 비행 마하수 0.1에서 엔진최대회전수시 회전익 모드에서 고정익 모드로 변환시외 고정익 모드에서 회전익 모드로 변환 경우들이 수행되였다.
넓은 비행마하수와 받음각 기동 조건에서 고정된 형상을 가지는 초음속 흡입구에 안정되고 높은 압축비의 공기를 공급할 수 있는 제어기법을 제안하였다. 다양한 선행연구 결과 분석을 통하여 가장 현실적으로 적용하기에 용이한 제어변수를 도출하였고, 이를 비행조건에서 스케줄링 하여 사용할 수 있는 방법을 제시하였다. 제안된 스케줄링 및 흡입구 전압력 회복율 제어기를 추진기관 모델과 결합하여 시뮬레이션 함으로써 다른 제어변수에 비해 광범위한 비행영역에서 운용하기에 적합한 방법임을 보였다. 아울러 다양한 비행 조건에서의 제어기의 안정화 및 추종 성능을 시뮬레이션 함으로써 엔진의 동적 특성과 비행 기동역학 및 외란에 의해 나타나는 특성에 대해 살펴보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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