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[국내논문] 신뢰성 목표를 위한 비행제어 시스템 설계
Design for Flight Control System Focused on Reliability 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.33 no.11, 2005년, pp.33 - 40  

김성수 (인하대학교 항공우주공학과) ,  박춘배 (인하대학교 항공우주공학과)

초록
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무인항공기용 비행제어 시스템(FCS)의 신뢰성은 소형, 저가, 경량의 설계 제약 조건으로 인해 신뢰성이 과소평가 된다. 그러나 무인항공기에 탑재되는 비행제어 시스템의 고장은 항공기의 손실 및 추락사고로 이어지기 때문에 시스템 설계단계에서부터 정량적인 신뢰성 목표를 두어 설계검증이 이루어져야 한다. 본 논문에서는 비행제어 시스템의 개발 경험을 바탕으로 기능별 서브시스템에 따른 고장률을 예측하였다. 이를 바탕으로 시스템 신뢰성 목표를 만족시키기 위해 필요한 다중화 형상을 제시하였다. 이 결과들은 비행제어 시스템의 하드웨어 설계에 활용될 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The reliability of flight control system(FCS) for Unmanned Air Vehicle(UAV) is underestimated because of the design restrictions such as small size, low cost and light weight. However because the failure of FCS may cause the loss of aircraft, the reliability of FCS must be analysed and validated whe...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 신뢰성을 고장률이나 평균고장시간(MTBF)로 표현하는 이유는 시스템의 신뢰성 목표치를 확보하기 위해 초기 설계단계에서부터 고장의 정도를 가늠하기 위한 것이다. 고장률 분석은 고장이 어디서 어떠한 유형으로 발생하는지 파악하고, 대처방안을 수립하여 고장의 발생 확률을 최소화하며, 최종 사용자로 하여금 최대한의 안전성을 확보하는데 그 목적이 있다.
  • 본 논문에서는 인하대학교에서 부품 수준에서부터 개발한 비행제어 시스템을 구성하는 각각의 모듈을 바탕으로 시스템이 갖고 있는 고장률을 예측하였으며, 이 자료를 바탕으로 주어진 신뢰성 요구조건을 만족하는 비행제어 시스템의 중복구조 모델을 찾을 수 있었다. 또한 중복구조 모델은 모듈 중에서 비행제어컴퓨터를 다중으로 구성할 경우 시스템의 전체 신뢰성을 크게 높일 수 있었다.
  • 신뢰성을 비교하였다. 이러한 결과는 탑재 비행제어 시스템의 설계 요구사항으로 주어지는 시스템의 신뢰성 목표를 만족시킬 수 있는 형태를 결정하기 위한 기초 자료로 활용하는 방법을 제시하였다.

가설 설정

  • 7# : 온도 요소, 부품의 신뢰성에 가장 큰 영향을.
  • 하였다. 각각의 부품은 직렬 시스템으로 연결되어 있고, 고장률 분포는 지수분포로 가정한. 따라서 시스템의 고장률(*SKS )은 조립체의 모든 부품에 대한 정상상태 고장률(*SS5)을 합한 결과가 된다.
  • 본 논문에서 해석한 비행제어 시스템은 기본적으로 전기 . 전자 부품으로 제한되어 있다.
  • 기본적인 자료를 만든다. 시스템을 구성하고 있는 각각의 부품들은 직렬로 결합되어 있다고 가정한다. 신뢰성 예측 방법으로는 예측할 부품에 대한 신뢰성 자료가 전혀 없을 경우에 사용되는 블랙박스 예측법 또는 부품 계수법, 부품에 대한 실험 자료가 있는 경우에 실험 자료와 결합된 블랙박스 예측법, 현장 수집 자료가 있을 경우 현장 자료와 결합된 블랙박스 예측법 등이 있으며, 주로 MIL-HDBK-217, Bellcore, NPRD 95 등의 규격이 사용된다.
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참고문헌 (10)

  1. FAA, FAR 25.1309 Equipment Systems and Installation 

  2. Military Specification, MIL-F-9490 Flight Control Systems-Design, Installation and Test of Piloted Aircraft 

  3. 김영석, 장영근, 정철오, '통신방송위성 중계기의 신뢰도 분석 및 최적 설계', 한국항공우주학회지, 제 30권 제 8호, 2002. 1 

  4. 이상종, 이해창, 방효충, '비행조종장치의 신뢰성 해석', 한국항공우주학회 춘계학술발표회 논문집, 2004 

  5. 남윤수,홍성경, 유창선, '스마트 무인기 비행제어시스템의 다중화 수준 연구', 한국항공우주학회 춘계학술발표회 논문집, 2003 

  6. MIL-HDBK-217F, 'Reliability Prediction of Electronic Equipment' 

  7. TR-332, 'Reliablility Prediction Procedure for Electronic Equipment', Bell Communications Research 

  8. 모아소프트 신뢰성 기술연구소, '신뢰성예측 가이드', 2002 

  9. Ryan Aeronautical Center, ' Another Approach to Dual-Redundancy - The Global Hawk Experience', AUVSI, 2000 

  10. Barry W. Johnson, 'Design and Analysis of Fault-Tolerant Digital Systems', Addison-Wesley Publishing Company, 1989 

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