이 글에서는 정밀유도포탄의 국내외 개발 현황과 특징에 대하여 분석하고, 정밀유도포탄을 개발하기 위해 소프트웨어 관점에서의 주요 설계 요소와 설계 방법에 대하여 기술하였다. 소프트웨어적으로 해결해야 되는 문제로 초기자세 예측과 바람 예측을 제기하였으며, 칼만필터를 활용하여 각 알고리즘을 설계하는 방안에 대하여 제시하고 있다. 뿐만 아니라 정밀한 결과를 위하여 GPS/INS 통합 알고리즘과 유도명령을 구성하는 방안에 대하여 기술하였다.
이 논문에서는 포탄의 정밀도 향상을 위한 새로운 유도기법을 제안한다. 미사일 연구에서 널리 사용되고 있는 비례항법 유도기법은 몇 가지의 문제점 때문에 포탄에 적용하기는 힘들다. 비행 중 발생하는 시선각의 변화 때문에 탄착 오차가 없는 경우에도 가속도 명령을 생성하며, 가속도 명령에 의해 만들어지는 비행경로 또한 포탄에 적용이 불가능하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 표적과 포탄의 탄착점 오차를 이용하여 유도 기법을 구성하였다. 기본 구성은 비례항법 유도기법과 유사하지만 시선각 변화 대신 경로 수정각을 사용한다. 경로 수정각은 현재 속도와 표적을 향하는 속도의 사이각이며 탄착점 오차로 추정할 수 있다. 탄착점 예측 속도와 정확도를 높이기 위해 신경회로망을 사용하였으며 비례항법 유도기법 결과와 비교하여 이 유도 기법의 적합성을 검증하였다.
포탄에 묻혀있는 탐지코일에서 유도되는 전압으로부터 총구를 떠나는 포탄의 초기속도를 계산하기 위하여 링 형태의 자석, 요크 및 탐지코일로 모델을 구성하였다. 자기장 해석에 의해 탐지코일의 유도전압에서 구한 마스터 곡선으로부터 포탄의 초기속도를 구할 수 있다. 탐지코일의 유도전압은 포탄에 묻혀있는 탐지코일 직경의 크기에 영향을 받는데, 직경의 크기가 증가하면 유도전압도 비례하여 증가한다. 탐지코일에서 유도되는 전압의 직경 효과를 감안한 초기속도 변화에 대한 정보를 입력하면 목표에서 포탄이 정확하게 폭발할 수 있다.
본 논문에서는 비선형 모델 시뮬레이션을 통해 저속 회전 중인 유도포탄의 비행 모습을 확인하고 외란으로써 여러 가지 방향과 크기의 돌풍을 작용하여 유도포탄의 비행 안정성을 분석한 방법과 결과를 소개한다. 돌풍은 3m/s, 7m/s, 10m/s, 15m/s 네 가지의 속력을 가지고 26가지의 방향에서 탄도 정점 부근부터 작용하도록 설정하였다. 초당 1회전 및 3회전으로 회전하는 경우에 대해 총 208회의 시뮬레이션을 수행한 결과를 분석하였다. 초당 3회전으로 회전할 때는 탄체가 전복되지 않았지만, 초당 1회전으로 회전할 때는 7m/s 이상의 돌풍이 작용할 때 비행 후반부에 탄체가 전복되는 경우가 발견되었다. 탄체 비행 방향 반대쪽으로 작용하여 비행 방향 대기속도를 증가하는 돌풍은 해로운 영향을 주지 않았다. 탄체 전복은 모두 탄체가 하강하는 후반부에 발생하였으며, 탄도 정점 부근에서는 자세가 크게 진동하거나 탄체가 전복되지 않았다.
종말유도포탄과 동등한 효과를 올리기 위해서는 센서신관부의 탄약에 의한 사격은 통상 약 3배의 탄두수를 필요로 한다. 그러나 탄가가 약 4분의 1-5분의 1로 싸기 때문에 포탄수의 증가가 비경제적이라기 보다 비용대 효과면에서 오히려 유리하게 된다는 것이다. 수년 전에는 센서신관부의 탄약개발이 국제적으로 유행되어, 서독에서는 Diehi사와 Rheinmetall사가 참가하여 HABICHT 및 ZEPL 계획이라고 하는 2개의 프로젝트가 추진되었다. 그 후 이것은 하나로 통합되어 SMArt 155(155미리 포용 센서신관부 포탄의 약어)가 되었다
공경중 적기갑부대 및 포병부대를 격파하는 야전포병에 대한 요구는, 현재로서는 현존의 탄종 사용으로 또는 불이한 힘으로서는 한정적으로 만족하는데 지나지 않다. 장갑목표, 즉 전차를 야포로서 물리치기 위하여는 게올그.돈하스중령이 기고한 내용과 같이 될수 있으면 신속히 부대에서 종말유도탄을 사용해야만 된다. 현존 전장에서 사용하는 유일한 포탄은 cOPPERHEAD 종말유도 155MM탄이다. 이제까지 이 탄은 14,400만불의 비용으로 개발해서 현재는 10억불에 조달되고 있다는 것이다. 그러나 90년대에는 지역사격에 투입되는 원자포탄의 집중공격으로 기갑부대의 격파가 처음으로 가능할 것으로 본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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