This paper presents a study on characteristics of precession motion of a smart munition. It's a kind of the Sensor Fuzed Weapon. The particular thing for the smart munition is that it has precession motion in the air while the sensor is searching the ground to detect ground vehicles such as tanks. The smart munition has a cylindrical shape and has a sensor attached on its side. Due to its non-uniform mass distribution, its center of gravity(CG) is located away from the center of volume(CV). In order for the smart munition to detect the target effectively, the ground searching pattern of sensor should have an uniform circular form, and for this, the precession motion of smart munition should be in its steady-state. Finally, it is necessary to choose the right initial conditions at the moment of firing, for the steady-state precession motion during flight.
With the development of micro electronic circuits and optical equipment, the demand for developing smart munitions with the ability to autonomously search for and attack targets has increased. Since the electronic components within smart munitions are affected by high temperatures, pressure, and impulsive forces upon the combustion of gunpowder, stability and reliability need to be secured for them. Securing those stability and reliability requires soft recovery system which can decelerate smart munitions. A theoretical analysis of flow is performed for the secure recovery of bullets on the basis of Navier-Stokes equation for compressible fluids. The inner pressure on a pressure tube, the speeds of bullets, and the deceleration of munitions are calculated theoretically. Theoretical results are compared with the data from the experiment with soft recovery system set up at the laboratory.
Advanced military nations have developed anti-tank smart munitions to maximize the effectiveness of the tank combat. In this paper we introduced new munition models (KSTAM) for arrack on the top of the tank and analyzed those operation research. To understand the adaptation to the future tank munition we have performed a trade-off study using the proposed models for smart tank munitions which have been developed or are being developed in advanced nations.
With the development of micro electronic circuits and optical equipment, the demand for developing smart munitions with the ability to autonomously search for and attack targets has increased. Since the electronic components within smart munitions are affected by high temperatures, pressure, and impulsive forces upon the combustion of gunpowder, stability and reliability need to be secured for them. Securing those stability and reliability requires soft recovery system which can decelerate smart munitions. A theoretical analysis of flow is performed for the secure recovery of bullets on the basis of Euler equation for compressible fluids. The inner pressure on a pressure tube, the speeds of bullets, and the deceleration of munitions are calculated theoretically. Theoretical results are compared with the data from the experiment with soft recovery system set up at the laboratory.
본 논문은 유도형 활공 탄약의 운용 개념을 소개하고, 이를 위한 항법 알고리듬을 제안하였다. 유도형 활공 탄약은 기존의 유도형 탄약과는 다르게 사거리 증가를 위한 날개를 장착하고 활공하며, 이를 위해 날개 전개 전 탄체의 회전은 제거된다. 따라서 일정한 회전속도를 고려한 기존 유도형 탄약 항법 알고리듬은 활공 중에는 사용할 수 없다. 또한 탄체의 회전이 제거되면 회전 관성이 작아져 횡축이 불안정해져 횡축 가속도를 제어해야 하고, 이로 인해 롤 자세에 의한 횡축 중력 가속도 성분을 알 수 없다. 따라서 횡축 중력 가속도 성분을 기반으로 롤 자세를 추정하는 등속 수평 비행 상태를 가정한 기존 항법 알고리듬은 사용할 수 없다. 본 논문에서는 유도형 활공 탄약의 회전 중 상태 추정을 위해서는 Lucia가 제안한 알고리듬을 사용하였고, 활공 중 상태 추정을 위해서는 새로운 항법 알고리듬을 제안하였다.
본 논문에서는 유도형 활공 탄약의 유도 법칙 및 제어기에 대해서 연구하였다. 기존의 유도형 탄약은 활공 없이 목표물을 타격하기 위한 유도 단계만 있지만, 유도형 활공 탄약은 사거리 증가를 위한 날개를 장착하고 활공하기 때문에 활공 유도 단계가 추가 되어야 한다. 본 논문에서는 벡터필드를 이용하여 탄약의 진입각을 만족시키기 위한 경로점까지 유도하였고, 종말 유도에서는 목표물 타격을 위해 비례항법유도 기법을 적용하였다. 또한 각 활공 영역별로 운동 모델을 선형화하고 각각에 맞는 제어기를 설계한 후, 선형 보간법을 이용하여 제어기의 이득 값을 계산한 뒤 제어에 사용하였다.
탄도수정탄은 기존 포탄의 신관에 카나드가 장착된 조종 장치를 탑재하여 정확도를 향상시키는 지능탄이다. 본 논문에서는 2D 탄도수정탄의 카나드를 설계하기 위하여 다양한 형상 변수에 대한 공력성능을 반실험적 기법을 이용하여 분석하였으며, 이를 바탕으로 초음속에서 항력이 상대적으로 더 적은 카나드 형상을 설계하였다. 또한 CFD 기법을 통한 탄도수정탄의 공력해석 기법을 연구하였으며, 포탄의 탄저 부분 기저항력 예측에 O-type 격자를 바탕으로 한 k-${\omega}$ SST 난류모델이 적합함을 확인하였다. 최종적으로 앞서 개발한 해석 기법을 바탕으로 2D 탄도수정탄의 공력특성 및 탄도조종장치 장착에 따른 항력변화를 계산하였다.
무기체계가 첨단, 고도화되면서 탄약을 정밀 제어하여 목표를 타격하기 위하여 공중폭발탄(ABM)이 개발되어 전장에서 운용되고 있다. 이러한 공중폭발탄의 시한정밀도를 향상시키기 위하여 총구를 이탈하는 탄의 속도를 측정하여 표적까지의 정확한 비행시간을 계산한 후 탄에 입력하여야 한다. 본 연구에서는 K4 기관총의 소염기 부분에 탄을 감지할 수 있는 장치를 도입하였다. 탄약의 주요 금속 부품은 신관 부분의 알루미늄과 파편 효과를 발휘하는 탄체의 철 부분, 총열의 강선부를 통과할 때 직진운동을 회전운동으로 전환시키는 회전탄대의 구리로 구성되어 있는데 알루미늄 부분을 탐지하기 위하여 와전류 탐촉자의 원리를 도입하였다. 탄이 총구를 벗어나는 수십 us 동안 탄속을 측정하기 위하여 U 자형의 MnZn Ferrite 코어에 코일을 권선하여 200 kHz의 교류 전류를 인가하여 탄의 총구 이탈 속도를 측정하였으며, 도플러 레이더와 병행 계측한 결과 ${\pm}1%$ 이내에서 잘 일치하였다.
We have developed a weapon effectiveness evaluation model for top-attack smart munitions(WEEM/TASM), which is a many on many Monte Carlo Model evaluating the effectiveness of top-attack smart munitions against armoured ground vehicles. In this model the battle is reduced to a one-sided battle situation in that the target vehicles are regarded as being stationary and passive. It can simulate the whole attack process of smart munitions from firing artillery dispenser to sensing and hitting processes after dispense. It can also calculate the probability of kill of each target and the numbers of rounds required to fulfill the degree of damage in statistical manners. In this paper, we describe the basis for our design concepts reflected in the model to simulate the weapon effectiveness of top-attack smart munitions and provide simulation results for an example case.
With the advent of low cost, miniature and high-g hardened inertial sensors and actuators, many kind of smart munitions are becoming practical such as 1D or 2D TCM, SFM, Range Extended GPS guided munitions and so on. They have more complicated trajectory control algorithm than conventional munitions'. Therefore it is necessary to study the complicated operation algorithm of smart munitions with M&S in advance of developing them. The purpose of this paper is to introduce a practical M&S method to study an operation concept of smart munitions using PRODAS and Matlab.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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