• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권2호
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• pp.13-24
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• 2022

항공용 소프트웨어의 규모가 커짐에 따라 기능적 확장, 효율적인 개발 및 코드의 재사용을 위하여 객체지향 기술의 사용이 증가하고 있으나, 그 검증방안은 기존의 절차지향 프로그램 관점으로 수행되고 있다. 본 논문에서는 객체지향 기술의 특징과 객체지향 언어의 기능적 특징에서 파생되는 취약점들을 분석하고 객체지향기술이 적용된 항공용 소프트웨어의 기능 안전 무결성을 보장하기 위한 소프트웨어 개발단계(Design, Coding, Test)별 적용 가능한 검증 방안을 제시한다. 또한, 비행제어 소프트웨어 구현에 사용되는 오픈소스인 PX4에 정적분석 자동화 도구인 LDRA를 적용하여 제시한 단계별 검증 방안 중 정적분석 결과의 의미를 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권5호
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• pp.297-308
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• 2022

극초음속 영역에서 운용되는 대부분의 극초음속 공기흡입(Air-breathing) 비행체들에 스크램제트 엔진이 탑재되고 있다. 스크램제트(Scramjet) 엔진에서는 일반적인 가스터빈 엔진의 압축기 역할을 흡입구에서 발생하는 충격파가 대신 수행하기 때문에 충격파에 의한 전압력 손실이 매우 중요하게 여겨진다. 본 연구에서는 전압력 손실을 최소화하기 위해 등엔트로피 압축면을 적용한 외부 압축형 흡입구의 설계법을 제시하고, 동일한 조건의 Busemann 흡입구와 3개의 cone 각도를 가지는 외부 압축형 흡입구를 설계하였다. 이후 전산해석을 통해 비설계 조건에 대한 성능 특성을 비교하였다. 각 흡입구 형상은 3단 외부 압축형 흡입구의 길이에 맞춰 truncation을 진행하였으며, 경계층 보정을 수행하였다. 등엔트로피 외부 압축형 흡입구는 3단 외부 압축형 흡입구에 비해 설계점에서는 우수한 성능을 보였으나 일부 비설계 조건에서는 3단 외부 압축형보다 성능이 저하되는 현상이 발생하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권5호
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• pp.359-365
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• 2022

공대지유도탄은 항공기 외부에 탑재되어 운용 가능한 무기체계로 정밀 타격이 가능하고 높은 생존성을 보장한다. 공대지유도탄 운용 플랫폼 중 하나인 헬기는 평균적으로 수천~수만 비행시간 중 1회 낙뢰에 피격되는 것으로 보고되었다. 헬기 기체에 낙뢰가 피격되면 기체 스킨을 거쳐 헬기 내/외부 전자장비 케이블에 과도신호가 유기될 수 있다. 공대지유도탄 내 폭발물 관련 EID(Electrically Initiated Device)에 기준 이상의 과도신호가 유기되면 탄두 폭발 등으로 헬기 안전에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 헬기에 대한 공대지유도탄 안전 영향성 입증을 위한 낙뢰 간접영향 시험방안을 제시하고, 이를 바탕으로 수행한 시험 결과를 제시한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.281-288
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• 2022

본 연구에서는 무게 약 1톤, 속도 약 100km/h에 달하는 멀티콥터 형 UAM(Urban Air Mobility)가 도심 지역에서 추락했을 때 발생할 수 있는 인명피해를 정량적으로 분석하였다. UAM 수요가 가장 많을 것으로 예상되는 서울지역의 인구밀도 및 건물 데이터 베이스를 기반으로 UAM 추락 시 충돌에 노출되는 인구를 도출하였고 멀티콥터 형 비행체가 제어 불가능한 상태에서의 무동력 추락을 고려하여 항력을 고려한 자유낙하 모델을 통해 UAM 추락 시 사고영향 반경을 계산하였다. 더불어, 사고영향 반경이 증가할 때 지상의 인명피해의 변화를 분석하였다. 최종적으로 서울지역에 대한 UAM 추락 시 지상 인명피해 맵을 생성하였고 서울의 대부분의 지역에서 UAM 추락 시 약 1~10명 내외의 인명피해가 발생할 수 있음을 확인하였다. 이를 통해 TLS (Target Level of Safety)를 만족하는 UAM의 고장률 요구사항을 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권10호
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• pp.709-716
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• 2022

본 논문에서는 IUS (Inertial Upper Stage)에 사용된 Gamma 유도 방식을 상단이 고체모터로 구성된 위성발사체 유도를 위해 적용해 보았다. 알고리듬의 수렴성 및 고체모터의 속도 오차 보상을 위해 RCS(Reaction Control System)가 최상단 연소 종료 후 작동하는 것으로 두었다. 알고리듬 계산 과정 중 최종 궤도 투입 오차 예측을 위한 적분과정을 Keplerian 궤적으로 단순화함으로써 수치 적분과정이 없도록 알고리듬을 구성하였다. 유도 알고리듬 평가를 위해 비공칭 비행 조건에 대한 3-DOF 컴퓨터 시뮬레이션을 수행해 주어진 상단 유도 방식은 개루프 명령을 적용한 경우 대비 궤도 투입 오차를 줄일 수 있음을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권11호
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• pp.763-770
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• 2022

다수의 드론이 운용되는 환경에서 경로점이 겹칠 때 충돌이 발생할 수 있으며 이를 대비한 충돌 회피는 필수적이다. 다수의 드론이 여러 임무를 수행하는 경우 드론의 경로가 복잡하고 충돌 예상점이 너무 많아 경로계획 단계에서 충돌을 회피하는 경로를 생성하는 방법을 사용하는 것은 적합하지 않다. 본 논문에서는 일반적으로 사용하는 경로 생성 알고리즘을 통해 경로를 생성하고, 그 경로에서 속도 프로파일 최적화를 이용한 충돌 회피 방법을 제안한다. 드론의 경로 간 충돌 예상점에서 드론 사이의 안전거리를 고려하였고, 경로 구간에 속도 프로파일을 할당하도록 설계하였다. 최적화 문제는 드론 간 거리에 대한 식을 비행시간을 변수로 두어 정의하였다. 선형화와 컨벡스화를 통해 구속 조건을 구성하고, 다수 드론 운용 환경에서 SQP(Sequential Quadratic Programming)알고리즘과 컨벡스 최적화 기법의 연산시간을 비교하였다. 마지막으로 20대 드론 운용 환경에서 컨벡스 최적화를 수행한 결과가 본 연구에서 제시한 다수 드론 운용에 적합한지 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권11호
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• pp.791-800
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• 2022

능동 진동 제어 시스템(Active vibration control system, AVCS)을 이용하여 헬리콥터 기체의 능동 진동 제어 시 우수한 진동 제어 성능을 얻기 위하여서는 진동 상쇄 하중 발생기의 개수, 위치 및 하중 방향의 조합의 최적화가 중요하다. 따라서 고려 가능한 모든 하중 발생기의 조합에 대하여 헬리콥터 기체에 대한 AVCS의 진동 제어 성능을 조사하기 위해 Exhaustive 시험 기법을 적용한 AVCS 프레임워크를 구축하였다. 로터 진동 하중 해석, 기체 진동 응답 해석 및 AVCS 시뮬레이션 연구를 수행하기 위해 DYMORE II, MSC.NASTRAN 및 MATLAB Simulink 등 다양한 프로그램을 사용하였다. 이를 이용하여 비행 속도 158 knots의 UH-60A 헬리콥터에 대한 AVCS 적용을 위한 CRFG 조합을 최적화하였다. 최적의 CRFG 조합이 적용된 AVCS를 통해 UH-60A 헬리콥터의 4P 기체 진동 응답을 능동 제어한 결과, 기체의 주요 위치에서 4P 기체 진동 응답이 19.35~98.07%만큼 감소될 수 있었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권2호
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• pp.26-37
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• 2023

도시 교통 혼잡과 환경 문제에 대한 대안으로 차세대 비행체 Urban Air Mobility(UAM) 항공기 개발이 주목받고 있다. 이를 위해, UAM 항공기가 수직이착륙할 수 있는 플랫폼인 버티포트(Vertiport) 역시 논의되고 있다. 버티포트로 인한 지면 효과는 UAM 항공기의 공력과 소음 특성에 직접적인 영향을 미친다. UAM 항공기는 인구가 밀집된 도심에서 운용되므로 엄격한 소음 규제가 예상되므로, 설계단계에서 공기역학적 현상과 공력 소음의 정밀한 예측이 요구된다. 본 연구에서는 Lattice-Boltzmann Method(LBM) 시뮬레이션과 투과면 기반의 Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H) 음향상사법을 이용하여 지면 효과에 대한 공력, 유동장, 원거리 소음 방사 특성을 분석하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권5호
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• pp.561-567
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• 2023

본 연구에서는 유인기 회랑에 적용되는 충돌 위험 모델을 활용하여 UAM (Urban Air Mobility) 회랑의 충돌 위험을 분석하였다. K-UAM 로드맵과 운용개념서에 따르면 UAM은 기존 유인기 운항과 유사하게 지정된 항로를 비행하는 형태를 가지며 출발지와 도착지를 왕복하는 두 가지의 노선으로 운행될 것으로 예상된다. 국내 유인기 노선 중 김포공항-제주공항 간 유인기 운행이 이와 유사하며 두 개의 노선 간 횡 방향 분리간격을 가진 평행항로 형태를 띤다. 본 연구에서는 이와 유사한 형태의 UAM 회랑에 대해 유인기 평행 항로 충돌 위험 분석에 활용되는 충돌 위험 모델을 활용하여 횡 방향 분리간격에 따른 UAM 회랑의 충돌 위험을 분석하였다. 이를 바탕으로 최종적으로 K-UAM 실증 노선을 고려하여 한강 폭 내에 몇 개의 평행 항로가 설치될 수 있는지 분석하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권5호
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• pp.63-75
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• 2023

수송드론의 탑재안테나를 전파간섭성이 적게 예상되고 장착 가능한 5곳에 배치하여 안테나 방사 패턴을 시뮬레이션 하였다. 장착 위치에 따라 링크 마진이 0 dB 이하인 확률은 5.41%- 26.92%로 나타났다. 안테나 2개를 배치하고 1개를 선택하는 경우에는 링크 마진이 0 dB 이하인 확률은 0.11%-3.3%로 나타났다. 그 중에서 안테나를 전방과 후방에 장착하고, 1개는 상부에 나머지 1개는 하부에 배치하는 경우가 유리하였으며, 그 중에서도 안테나 1개는 전방 상부에 1개는 후방 하부에 배치하면 링크 두절 확률이 가장 낮은 것으로 나타났다. 이 경우에 비행체의 자세 roll, pitch를 제한하면 운용 거리 12 km 이하에서는 링크 두절이 발생하지 않을 것으로 분석되었다. 이 경우에 대해서 안테나 선택 수식을 도출하였으며, 또한 안테나의 빈번한 교번을 방지하기 위해서 히스테리시스 개념을 적용하여 수송드론의 가시선 데이터링크를 안정적으로 유지할 수 있도록 하고자 하였다.