International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제15권2호
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pp.146-152
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2014
In this paper, a new adaptive nonsingular terminal sliding mode control theory based impact angle guidance law for intercepting maneuvering targets was documented. In the design procedure, a new adaptive law for target acceleration bound estimation was presented, which allowed the proposed guidance law to be used without the requirement of the information on the target maneuvering profiles. With the aid of Lyapunov stability criteria, the finite-time convergent characteristics of the line-of-sight angle and its derivative were proven in theory. Numerical simulations were also performed under various conditions to demonstrate the effectiveness of the proposed guidance law.
Inertial navigation error is the major source of miss distance when only the inertial navigation system is used for guidance, and tend to monotonically increase if the flight time is small compared to the Schuler period. Miss distance due to these inertial navigation errors, therefore, can be minimized when a missile has the minimum time trajectory. Moreover, vertical component of navigation error becomes null if he impact angle to a surface target approaches to 90 degrees. In this paper, the minimum time trajectories with the steep terminal impact angle constraint are obtained by using CFSQP 2.5, and their properties are analyzed to give a guideline for he construction of an effective guidance algorithm for short range tactical surface-to-surface missiles.
Investigations of the commercial aircraft impact effect on nuclear island infrastructures have been drawing extensive attention, and this paper aims to perform the safety assessment of Generation III nuclear power plant (NPP) buildings subjected to typical commercial aircrafts crash. At present Part II, based on the verified finite element (FE) models of aircrafts Airbus A320 and A380, as well as the NPP containment and auxiliary buildings in Part I of this paper, the whole collision process is reproduced numerically by adopting the coupled missile-target interaction approach with the finite element code LS-DYNA. The impact induced damage of NPP plant under four impact locations of containment (cylinder, air intake, conical roof and PCS water tank) and two impact locations of auxiliary buildings (exterior wall and roof of spent fuel pool room) are evaluated. Furthermore, by considering the inner structures in the containment and raft foundation of NPP, the structural vibration analyses are conducted under two impact locations (middle height of cylinder, main control room in the auxiliary buildings). It indicates that, within the discussed scenarios, NPP structures can withstand the impact of both two aircrafts, while the functionality of internal equipment on higher floors will be affected to some extent under impact induced vibrations, and A380 aircraft will cause more serious structural damage and vibrations than A320 aircraft. The present work can provide helpful references to assess the safety of the structures and inner equipment of NPP plant under commercial aircraft impact.
A strategic structure when exposed to direct hit of conventional bomb/projectile are severely damaged because of large amounts of energy released by the impact and penetration of bomb. When massive concrete slabs suffer a direct hit, the energy released during impact and penetration process are able to easily break up large mass of concrete. When over stressed under such impact of bombs, the concrete structure fails showing brittle behavioural nature. This paper is intended to study and suggest the protective measures for structures used for strategic application by adopting a means to dissipate the large quantum of energy released. To quantitatively evaluate the force, displacement and energy in such scenario, a fine numerical model of the proposed layered structure of different combinations was built in ANSYS programme in which tri-nitrotoluene (TNT) explosive was detonated at penetration depth calculated for GP1000 Lbs bomb. The distinct blast mitigation effect of the proposed structure was demonstrated by adopting various layers/barriers created as protective measures for the strategic structure. The calculated result shows that the blast effect on the structure is potentially reduced due to provision of buster slab with sand cushioning provided as protective measure to the main structure. This concept of layered protective measures may be adopted for safeguarding strategic structures such as Domes, Tunnels and Underground Structures.
본 논문은 기동이 없는 이동표적에 대하여 탐색기의 FOV(field-of-view) 및 기동가속도 제한 내에서 충돌각 제어를 위한 복합 유도법칙을 제안한다. 제안하는 유도법칙은 비례 항법(proportional navigation)의 특성을 이용하는 것으로 총 두 단계의 유도 명령을 생성하게 된다. 첫 번째 유도명령은 초기 유도단계에서 표적에 대한 지향각(look angle)을 일정하게 유지하게 하고, 특정한 시선각 조건을 만족하면 두 번째 비례 항법 유도로 전환하여 원하는 충돌각으로 표적을 타격하게 된다. 충돌각 설정을 용이하게 하기 위하여 제한된 유도탄의 성능 조건을 가지고 달성 가능한 최대 충돌각 계산방법을 제시한다. 수치 시뮬레이션을 통해 설계된 유도법칙의 성능 및 실제 유도탄 환경에 대한 적용가능성을 분석한다.
Investigations of the commercial aircraft impact effect on nuclear island infrastructures have been drawing extensive attention, and this paper aims to perform the safety assessment of Generation III nuclear power plant (NPP) buildings subjected to typical commercial aircrafts crash. At present Part I, finite element (FE) models establishment and validations for both the aircrafts and NPP buildings are performed. (i) Airbus A320 and A380 aircrafts are selected as the representative medium and large commercial aircrafts, and the corresponding fine FE models including the skin, beam, fuel and etc. are established. By comparing the numerically derived impact force time-histories with the existing published literatures, the rationality of aircrafts models is verified. (ii) Fine FE model of the Chinese Zhejiang Sanao NPP buildings is established, including the detailed structures and reinforcing arrangement of both the containment and auxiliary buildings. (iii) By numerically reproducing the existing 1/7.5 scaled aircraft model impact tests on steel plate reinforced concrete (SC) panels and assessing the impact process and velocity time-history of aircraft model, as well as the damage and the maximum deflection of SC panels, the applicability of the existing three concrete constitutive models (i.e., K&C, Winfrith and CSC) are evaluated and the superiority of Winfrith model for SC panels under deformable missile impact is verified. The present work can provide beneficial reference for the integral aircraft crash analyses and structural damage assessment in the following two parts of this paper.
본 논문은 지대지 교전상황에서 유도탄 탐색기의 Field-of-View(FOV)와 가속도 제한을 고려하여 충돌각을 제어하는 시변 편향 비례항법 유도법칙(Time Varying Biased Proportional Navigation Guidance Law)을 제안하고 있다. 제안한 유도법칙은 FOV 제한을 고려하여 3단계로 구성이 되는데 각 단계에서 편향이 가속도에 직접적인 영향을 미치기 때문에 편향을 생성하는데 있어서 단계가 넘어갈 때 전 단계의 마지막 편향이 다음 단계의 시작 편향이 되도록 하였다. 또한, 교전 상황과 물리적 구속조건을 고려하여 충돌각 도달 여부를 판단하는 로직 또한 설명하고 있다.
본 논문은 이동표적에 대해서 고정형 탐색기(Strapdown Seeker)가 장착된 유도탄의 지향각 제한을 고려하여 충돌각(Impact Angle)을 제어하는 유도법칙을 제안하고 있다. 제안한 유도법칙은 슬라이딩 모드를 기반으로 하고 있으며, 탐색기에서 제공하는 지향각과 항법 정보를 통해 얻을 수 있는 시선각 정보와 발사 초기 표적 획득장비 등을 통해 제공 받는 표적 속도와 표적 이동경로각을 이용하여 가속도 명령을 생성한다. 제안한 슬라이딩 surface의 수렴을 통해 표적 요격과 충돌각 제어가 가능하다. 또한, 최대, 최소 지향각에서 지향각의 미분결과의 부호가 지향각의 부호와 반대가 된다는 것을 보임으로써 지향각 제한을 넘지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
본 논문에서는 호밍 유도 비행체의 종말에서의 충돌각 구속조건을 고려한 준 최적 호밍 유도법칙을 제안한다. 기존의 일반 LQ 최적 제어와는 달리 추가적인 구속조건을 위해 여분의 자유도를 확보하도록 보조 루프를 도입하고, 도입된 부가항을 고려하여 Schwartz 부등식으로부터 최적 제어 입력을 설계한다. 비행체에 인가되는 전체 유도 명령은 최적해와 더불어 부가항을 합성한 준최적 유도법칙의 구조를 갖는다. 또한 제안한 유도법칙의 여러 가지 특성을 고찰하고 기존의 유도법칙들과 비교 연구도 수행한다. 다양한 시뮬레이션 결과를 통하여 제안한 유도법칙의 타당성을 보여준다.
현대 전함의 근접방어체계 기술이 발전함에 따라 대함유도탄의 생존성 향상에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 다수의 유도탄을 이용하여 목표물을 동시에 공격하는 것은 유도탄의 생존성 향상과 연관이 있으며 임무수행 성공확률을 향상시킬 수 있다. 이러한 이유로 동시 공격 또는 시간차 공격을 수행하기 위한 충돌시간 제어 유도법칙에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 충돌시간 제어 유도법칙 설계에 있어서 필요한 잔여비행시간(Time-to-go) 추정방법의 중요성에 대해 다루고자 한다. 3차원 환경에서 두 가지 잔여비행시간 추정방법을 소개하고, 각 잔여비행시간 추정방법에 대한 충돌시간 제어 유도법칙을 설계하였다. 수치 시뮬레이션을 통해 잔여비행시간 추정방법에 따른 유도법칙의 결과를 확인하고 잔여비행시간 추정방법에 대해 논하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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