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비행제어시스템 설계 및 검증 절차
Flight Control System Design and Verification Process 원문보기

제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, v.14 no.8, 2008년, pp.824 - 836  

김종섭 (한국항공우주산업(주))

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Relaxed static stability(RSS) concept has been applied to improve aerodynamic performance of modern version supersonic jet fighter aircraft. Therefore, flight control systems are necessary to stabilize an unstable aircraft, and provides adequate handling qualities and achieve performance enhancement...

주제어

#FCSDVP(Flight Control System Design and Verification Process)   #HILS (Hardware In-the-Loop Simulator)   #ground and flight test   #linear and nonlinear system design and verification  

AI 본문요약
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문제 정의

  • FLCC를 포함하는 비행제어시스템의 LRU에 대한 자체 점검, LRU 간의 인터페이스를 점검, FCS에서 제공되는 전기 및 유압 전력에 대한 비행제어시스템 동작을 확인하는 시험이다. 세부적인 시험 항목으로는 Auto-Rigging, 시스템신뢰성 점검(system confidence check), D/A 입출력 점검 (discrete/analog input and output check) 등이 있다.
  • FLCC를 항공기에 장착한 후에 FLCC가 비행 제어시스템과 관련한 LRU에 전원출력 요구사항에 적합한 전원을 공급하는지 확인하는 시험이다.
  • 본 논문에서는 고등훈련기 개발 경험을 기반으로 수요자의 요구에 따른 항공기 개발 요구도 수립, 요구도를 만족시키기 위한 선형 및 비선형 비행제어법칙설계 및 검증과정, 항공기 계통과의 직접적인 영향성을 검증하는 지상시험 및 검증의 최종단계인 비행시험 항목 및 절차를 정형화된 프로세서로 정의하였다. 이러한 정형화된 설계 및 검증 절차를 제시함으로써 차세대 전투기(KFX: Korean Fighter experimental), 무인기(UAV: Unmaned Air Vehicle) 및 무인전투기(UCAV: Unmaned Combat Air Vehicle) 개발 시에 발생할 수 있는 시행오차를 감소시킴으로써, 개발비용을 절감하고, 개발기간을 단축시키는 많은 도움이 되리라 판단한다
  • 본 시험 목적은 이러한 변수들의 갑작스러운 변화에 대하여 제어이득의 변화가 항공기 안정성에 영향을 미치는지 여부를 평가하기 위함이다. 급강하는 속도를 유지한 상태에서 고도를 급격하게 변화시켜 고도 변화에 따른 항공기 동특성을 평가하기 위함이고 SDT는 고도를 유지한 상태에서 속도를 급격하게 감소시켜 속도변화에 따른 항공기 동특성을 평가하기 위함이다.
  • 본 연구에서는 T-50 초음속 고등훈련기급 항공기의 개발사례를 경험으로 하여 정형화된 비행제어시스템 설계 및 검증 절차(FCSDVP: Flight Control System Design and Verification Process)에 대한 모델을 제시하였다. 정형화된 FCSDVP의 정립으로 차기 항공기 개발 과정에서 발생할 수 있는 여러가지 문제점을 사전에 제거하고 시행오차를 줄임으로써 성공적으로 항공기 개발을 수행할 수 있을 것으로 기대한다.
  • 검증하였다. 본 절에서는 고등훈련기의 항공기 시스템 형상을 제시하고 검증된 FLCC를 항공기에 탑재하여 지상시험을 수행하는 과정 및 목적에 대해 기술한다.
  • 비행시험은 비행제어법칙 및 항공기 성능을 개발요구도 기준으로 평가하는 최종 단계이며 풍동 시험으로부터 산출된 항공기 모델의 정확성을 평가하는 단계이다. 본 절에서는 비행시험 절차, 인원구성 및 PIDS 검증을 위한 비행시험 항목에 대해 기술한다.
  • card)를 작성하고 비행시험을 수행한다. 본 절에서는 비행시험을 위한 구성 및 절차에 대해 기술한다.
  • 다양한 기동을 통해 검증된다. 본 절에서는 요구도 검증을 위해 비행제어 관점에서 수행하는 시험방법에 대해 기술한다.
  • 비행시험 결과로부터 항공기 모델의 정확성, 제어이득 및 비선형 제어법칙의 적절성을 판단하며 설계된 비행 제어법칙으로 개발 요구도를 만족시키지 못할 경우 비행 제어법칙을 개선하는 작업을 다시 수행한다. 비행제어법칙의 개선은 주로 아래와 같이 세 가지 부분으로 나눌 수 있다.
  • 저속 및 중속은 지상시험에 포함되며 초도비행을 위하여 항공기 준비상태를 점검하는 것을 주 목적으로 하는 시험이다. 항공기 전반에 걸친 평가와 각 시스템의 정상적인 작동 및 기능을 확인하는 것을 목적으로 하며, 비행시험 계측 장비, 통신장비, 항전장치 및 착륙장치(landing gear)가 정상 작동하는지 점검한다.
  • 항공기 전반에 걸친 평가와 각 시스템의 정상적인 작동 및 기능을 확인하는 것을 목적으로 하며, 비행시험 계측 장비, 통신장비, 항전장치 및 착륙장치(landing gear)가 정상 작동하는지 점검한다. 착륙장치를 점검하는 것으로 브레이크 시스템, 전륜조향장치의 민감도(nose wheel steering sensitivity) 및 미끄럼 방지 장치(anti-skid system)의 작동 여부 등과 같은 기능 점검을 수행한다.
  • 항공기상에 제어조종면과 유압작동기가 장착이 된 상태에서 수행하는 시험으로 유압작동기의 성능을 확인하는 시험이다. 절차는 업체의 품질시험(qualiiication test) 및 수락검사(acceptance test)를 통해 유압작동기를 검증하고 FCS와 통합하여 유압작동기와 FLCC간의 전기적인 인터페이스를 모두 점검한 후, 항공기상에서 실제 조종면과 연결하여 시험을 수행한다.
  • 항공기상에서 특정한 입력을 주었을 때 FLCC에서 전송된 데이터가 내장 기록기(onboard recorder)에 적절하게 기록되고, 비행시험을 수행하는 지상 통제실 (ground control station)로 실시간 원격측정이 적절하게 되는지를 확인하기 위한 시험이다. 이를 위해 비행시험을 지원하는 지상통제실로 데이터를 보내기 위해 다양한 신호와 조종면 명령을 설정하여 지상통제실로 데이터를 전송시켜 설정값과 수집된 정보 값을 비교 분석한다.

가설 설정

  • 조종사가 항공기의 피치자세각을 정밀하게 제어할 수 있는 정도에 따라 조종성등급을 판단한다고 가정하여 조종사 모델을 해석모델에 포함하여 분석하는 방법이다. 조종사 모델은 조종사이득, 시간지연 및 앞섬/뒤짐 필터로 구성된다.
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참고문헌 (13)

  1. 'Military specification-flying qualities of piloted aircraft,' MIL-F-8785, Nov. 1980. 

  2. 'Military standard-flying qualities of piloted aircraft,' MIL-STD-1797A, Jan. 1990 

  3. C. S. Kim, B. M. Hwang, and S. J. Kim, 'A study on longitudinal flight control law of T-50,' Journal of Control, Automation and Systems Engineering, vol. 11, no. 11, pp. 963-969, 2005 

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  4. C. S. Kim, B. M. Hwang, and Y. S. Kang, 'A study on the flight control law and the dynamic characteristic about variation of feedback gains of T-50 lateral-directional axis,' Journal of Control, Automation and Systems Engineering, vol. 12, no. 7, pp. 621-630, 2006 

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  5. C. S. Kim, B. M. Hwang, D. H. Jung, S. J. Kim, and M. H. Bae, 'A study on prevention control law of aircraft departure at high angle of attack,' Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Science, vol. 33, no. 7, pp. 85-91, 2005 

  6. C. S. Kim, B. M. Hwang, and D. K. Lee, 'A study on control law augmentation in order to improve aircraft controllability and stability in high angle of attack,' Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Science, vol. 33, no. 10, pp. 60-67, 2005 

  7. C. S. Kim, B. M. Hwang, M. H. Hwang, and M. W Bae, 'A study on aircraft flight stability of T-50 air data reconfiguration mode,' Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Science, vol. 33, no. 5, pp. 57-64, 2005 

  8. C. S. Kim, 'A study on aircraft flight stability of T-50 control surface reconfiguration mode in PA configuration,' Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Science, vol. 34, no. 3, pp. 93-100, 2006 

  9. 배효길, 조대영, 박재성, 'T-50 항공기 개발 경험으로 쓴 실전 비행하중 해석 실무,' 청문각, pp. 48-53, 2007 

  10. G. E. Cooper and R. P. Harper, 'The use of pilot rating in the evaluation of aircraft handling qualities,' NASA TN-D 5153, 1969 

  11. J. Hodgkinson, 'Aircraft handling qualities,' Air Force Institute of Technology Wight-Patterson Air Force Base, Ohio, vol. 1, pp. 21-86, 1999 

  12. C. S. Kim, M. H. Bae, and B. M. Hwang 'A study on improvement of aircraft handling quality for asymmetric loading configuration,' Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Science, vol. 33, no. 2, pp. 60-68, 2005 

  13. C. S. Kim, B. M. Hwang, D, H Jung, S. J. Kim, and M. H. Bae 'A study on prevention control law of aircraft departure at high angle of attack,' Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Science, vol. 33, no. 7, pp. 85-91, 2005 

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