본 논문은 비행제어 비행체 관리 시스템 대신 한국형 기동헬기 임무컴퓨터의 비행운용 프로그램에서 구현한 측면 항법 알고리즘 설계 및 검증에 대하여 기술하였다. 구현된 측면항법 기능은 비행제어 시스템으로 롤 명령을 보내고 롤 명령 값은 임무컴퓨터의 제어 알고리즘에서 계산한다. 임무컴퓨터에서 제어 알고리즘 계산 시 항공기의 자세 및 위치에 대한 측정값을 이용한다. 이 입력 값들을 이용하여 임무컴퓨터에 탑재된 비행운용 프로그램은(선택한 비행계획 등)항법 요구를 롤 명령으로 자동조종으로 보낸다. 체계통합리그에서의 통합시험, 지상 및 비행시험을 통해 측면 항법 알고리즘을 검증하였다.
본 논문에서는 RTOS과 항공기의 3차원 충돌회피 알고리즘을 세 개의 MCU에 적용하여 각 MCU의 성능을 비교하였다. MCU는 많이 사용되는 Microchip Technology사의 ATmega2560과 STM사의 ARM Cortex-M3, ARM Cortex-M4를 선정하였으며, RTOS는 공개되어 있는 FreeRTOS 를 사용하였다. 성능을 확인하기 위해 적용된 3차원 충돌회피 알고리즘은 수직회피와 수평회피를 통합한 알고리즘이며 C++로 구현하였다. MCU의 성능은 각 MCU의 사용 메모리와 계산 시간을 측정하여 비교하였다. 비교 결과 세 MCU 중, 계산 시간은 ARM Cortex-M4가 빨랐으며, ATmega2560이 적은 메모리를 사용하였다.
본 논문은 우리나라 민 군 겸용 비행장의 고도제한의 기준이 되는 군용항공기지법을 중심으로 비행안전구역을 분석하기 위한 방법을 연구하여 개발사업 시행시에 제한 지역을 분석할 수 있는 효과적인 방법을 제시하고 최근 대두되고 있는 비행장 주변지역의 고도제한에 따른 문제 해결에 도움을 주고자 한다. 이를 위해서 지리정보체계(GIS) 기법을 활용하여 항공기 지법에서 규정하고 있는 비행안전구역의 3차원 모형을 효과적으로 생성하기 위한 방법을 제시하고, 비행안전구역 내에서 자연지형 및 인공지물로 인한 장애지역과 대상을 자동으로 식별하기 위한 기법을 제시하였다. 제시한 방법을 실제적으로 적용해보기 위하여 실험지역으로 선정한 비행장에 대하여 상용의 수치지도 자료와 위성영상을 기반으로 지형공간정보를 생성하기 위한 단계적인 방법을 제시하였으며 실험지역 비행장의 비행안전구역 모형을 생성하고, 장애지역과 대상을 식별하여 비행장 비행안전구역 분석을 위한 통합 모형을 가시화함으로써 제시한 방법들의 활용성을 보였다.
본 연구에서는 착륙 접근시 단일엔진 고장 분석 및 비행전이 해석을 통하여 수직이착륙기에서 요구하는 최적의 엔진추력과 날개하중비를 구하고자 한다. 항공기 해석 모듈들은 기존의 항공기 통합 사이징 프로그램을 기반으로 하고 있으며, 항공기 설계 및 해석을 하나로 묶는 컴퓨팅 체계 구축은 사용자 용도에 맞게 주문 제작이 용이한 반 완성 프로그램인 EMDIOS를 설계프레임웍으로 사용하였다. 시뮬레이션 결과, 고도 40 ft 근처가 단일엔진고장시 가장 위험한 영역임을 확인할 수 있었으며, 비행전이 영역에 대한 파라메타 연구를 통하여 엔진 추력은 클수록, 반면에 엔진틸트각 회전속도와 날개 하중비는 작을수록 비행전이시의 고도 상실이 작아짐을 알 수 있었다.
항공전자시스템은 항공기의 뇌와 신경, 오감에 해당하는 것으로 비행 및 임무를 수행하기 위해 통신/식별/항법/무장/시현 계통의 항공기 탑재 전자장비로 구성된다. 비행체 체계에서의 비중이 50%에 육박하며, 4차 산업혁명 기반 기술이 발전됨에 따라 중요도 및 비중이 증가되는 추세이다. 항공기의 개발 소요시기에 따라 개발 기간은 점점 단축되고 있으며 항공전자시스템 통합 및 검증을 위한 안정적인 항공용 SIL의 적기 개발이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 기존 항공용 SIL을 프레임워크 기반의 항공용 SIL로 대체하기 위한 방안을 제안한다. 그리고 대체 적용한 결과를 바탕으로 항공용 시뮬레이션 모델 프레임워크의 성능을 평가한다.
항공기, 핸드폰, 자동차 등 여러 분야에서 내장형 S/W가 사용되고 있다. 내장형 S/W는 일반 S/W와는 달리 운용 및 개발 환경이 특화되고 다양하여 개발비용이 많이 들고 관리에 어려움이 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 미군에서는 공통운용환경(Common Operating System)을 도입하여 시스템들의 통합을 용이하게 하고 상호운용성을 증진하고 있다. 공통운용환경은 운영체계 및 시스템 S/W는 표준화하고 공통으로 재사용가능한 부분을 일종의 컴포넌트라 할 수 있는 세그먼트로 개발하여 재사용하는 개발 및 운용환경을 말한다. 본 논문에서는 공통운용환경의 컴포넌트 기반 개발 방법을 소개하였다. 그리고 내장형 S/W 개발 및 운용에 필요한 내장형 공통운용환경 구조를 정의하고 세그먼트를 설계하였다.
항공전자 비행운용프로그램은 임무컴퓨터에서 실행되면서 각종 항전장비와의 연동을 통해 운용된다. 비행운용프로그램을 검증하기 위해서는 임무컴퓨터와 연동하는 실장비가 탑재된 SIL 또는 STE가 필수적이나 일반적으로 특정 항공기 체계개발 시 사용되는 SIL은 OFP 개발 일정과 상당 부분 중첩되므로 OFP 개발과정 후반부 또는 SW 통합 시점에 SIL이 개발자에게 제공되며 개발과정 중 개발자가 SW를 검증하기 위한 도구가 제공되지 않는 경우가 많다. 대부분의 경우 SIL은 한 세트만 제작하기 때문에 다수의 개발자가 하나의 SIL을 이용해서 SW 검증을 해야 하므로 시험단계에서 병목현상이 발생할 수밖에 없어 개발 일정 준수에 위험요소로 작용한다. 본 논문에서는 실장비가 탑재된 SIL 또는 STE 대신 개발자 PC와 임무컴퓨터만을 이용하여 OFP 기능을 검증할 수 있는 STE SW 설계에 대해 기술한다.
본 논문은 LVC 통합 아키텍처 기반의 실기동급 ACMI 모의기의 개발 내용 및 비행시험 수행 내용을 기술하였다. ACMI는 공군의 전투 및 작전능력 배양을 위한 모의 공중전투 및 지상폭격 훈련 체계로서 실제 사람이 실제 장비인 전투기를 운용하는 실기동급 시뮬레이션이다. ACMI 모의기는 LVC 통합 아키텍처 기반의 실기동급 전투기에서 데이터 링크 통신을 이용한 가상급, 구성급 시뮬레이션과의 연동 기술을 확보하기 위해 개발되었다. ACMI 모의기는 무인기를 운용하여 전투기의 기동을 모의하였는데, 전투기와 무인기는 상이한 기동 특성을 가진다. 이에 본 연구에서는 무인기의 비행 데이터를 활용한 전투기의 기동 모의 방법을 제안하였으며, 이를 무인기에 적용하여 전투기 기동과의 유사성을 검증하고자 비행시험을 수행하였다.
시장규모와 기술력, 자본력이 작은 유럽 민간 항공산업이 세계시장을 정복하기 위해 채택한 생산논리는 참여국가의 부존자원을 결집시킨 국제합작 단일기업 형태의 공동개발 분업생산방식이었다. 전문화된 분업생산방식으로 각 생산입지는 지난 40년 동안 기술적 경험에 의한 학습효과와 상호작용을 촉진하는 지리적 근접성의 논리에 따라 관련 생산시설과 생산설비, 전문 협력업체와 하청업체, 관련 대학 및 연구소 등을 집적시키며 전문화를 강화해 왔다. 중 단거리 항공기 생산에서 전용 화물수송기를 이용한 물류연계체계는 지역간 시 공간을 단축시켜 분업화된 생산공정의 지리적 분산입지와 분산된 생산입지의 효율적인 물류연계를 가능하게 하였다. 그러나 부피와 무게로 전용 화물수송기에 의한 물류연계가 어려운 대형항공기 A380의 물류연계에는 전용 화물선이 선정되었다. 전용 화물선을 이용한 물류연계체계를 고려할 때, 최종조립공장의 입지로 내륙에 위치한 툴루즈의 선택은 해상과 육상이 연계된 복잡한 물류연계체계를 요구하기 때문에 입지측면에서 비합리적인 입지선택이었다. 이러한 입지선택은 유럽 민간 항공산업의 통합과정과 학습효과 및 지리적 근접성의 논리, 정부의 적극적인 유치지원정책에 의해 설명된다.
최근 국내에서는 무인항공기 간 상호 운용성을 확보하기 위해 STANAG-4586 기반의 한국형 무인항공기(UAV) 연동 프로토콜(K-4586)을 개발하고 있다. K-4586 기반 무인 항공기 체계(UAS)의 핵심 요소는 Core UAV Control System(CUCS), Vehicle Specific Module(VSM) 및 Data Link Interface(DLI), C4I 시스템으로 이루어져 있다. K-4586 기반 UAS에서 VSM과 CUCS는 UAV 연동을 위한 DLI 메시지 송수신 기능을 개별적으로 포함한다. Generator/Analyzer(G/A) 도구는 핵심 요소인 VSM 및 CUCS에 대한 프로토콜 적합성 검증을 위해 개발되는 도구이며, DLI 메시지 송수신 기능이 포함된 G/A 도구가 별도로 개발되어야 한다. K-4586 기반 핵심 응용프로그램(VSM, CUCS, DLI) 및 G/A 도구는 개발 주체 별로 독립적으로 개발될 수 있다. 만약 개발 주체 별로 DLI 메시지 모듈이 상이한 경우, 프로토콜 적합성 검증 범위 및 결과가 달라지며, 시스템 통합 시 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 K-4586 기반 핵심 응용프로그램과 프로토콜 적합성 검증 도구 개발에 필수적인 DLI 메시지 송수신 기능을 API 기반 공통 DLI 메시지 모듈로 구현하였다. 제안한 공통 DLI 메시지 모듈 적용 시, UAS 시스템 개발 기간 단축 및 비용 절감을 기대할 수 있으며, 프로토콜 적합성을 보장할 수 있다. 본 논문에서는 API 기반 공통 DLI 메시지 모듈에 대한 설계 및 구현 방법을 제시하고, 시험을 통한 기능 검증 결과를 기술한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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