[논문]무기체계의 항공기 탑재비행시험을 통한 개발시험 기법 연구

염형섭; 오종훈; 성덕용

doi:10.5139/jksas.2009.37.10.1010

무기체계의 항공기 탑재비행시험을 통한 개발시험 기법 연구
A Study on Technique of Development Test by an Aircraft Captive Flight Test in Weapon System 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.37 no.10, 2009년, pp.1010 - 1016

염형섭 (국방과학연구소 7본부 4부) , 오종훈 (국방과학연구소 7본부 4부) , 성덕용 (국방과학연구소 7본부 4부)

초록
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본 본문에서는 항공기 탑재비행시험을 통한 무기체계 개발시험에 대하여 기술하였다. 국방과학연구소에서는 항공기를 운용하며, 각종 항공/유도 무기체계의 핵심 탑재장비와 센서 개발을 위하여 항공기 탑재비행시험을 수행하고 있다. 탑재비행시험 플랫폼으로는 KTX-1/XKO-1 항공기를 사용하며, 외부연료탱크 형상의 탑재시험체를 제작하여 시스템 연동을 위해 항공기를 수정하였다. 항공기 탑재비행시험을 통하여 각종 탐색기와 항법시스템 그리고 유도무기 핵심 탑재장비에 대한 개발시험을 수행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we have described an aircraft captive flight test for the development test of weapon systems. We have conducted a captive flight test for the development of core onboard parts and sensors of airborne weapons and guided missiles. We have used KTX-1/XKO-1 aircraft as a platform for the captive flight test. In order to perform a captive flight test, we have made a captive test pod as a shape of external fuel tank in the XKO-1 and have modified XKO-1 aircraft for a system interface. We have taken a development test about all kinds of seekers, navigation & guidance systems, and core part of guided missile through the aircraft captive flight test.

주제어

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문제 정의

본 논문에서는 국내·외의 항공기 탑재비행시험을 통한 무기체계의 개발시험에 대하여 서술하였다.
본 논문에서는 국방과학연구소(이하 국과연) 항공시험장에서 수행중인 KTX-1과 XKO-1 항공기를 이용한 탑재비행시험에 대하여 기술하였다. 외국의 경우 오래전부터 항공기와 유도무기, 각종 센서 등의 개발에 탑재비행시험 기법을 적용하고 있다.
반면에 국내에서는 무기체계 개발에 탑재비행시험 기법을 적용한 것은 최근이며, 항공/유도 무기체계 개발 증가와 더불어 그 수요도 늘어나는 추세이다. 본론에서는 탑재비행시험에 대한 다양한 기술과 풍부한 경험을 갖고 있는 국외 사례에 대하여 소개하고 현재 국과연에서 수행중인 탑재비행시험 사례와 향후 발전방향을 제시하고자 한다.

제안 방법

유도무기에 장착되는 탐색기와 관련 센서 개발에도 항공기 탑재비행시험이 적용된다. AIM-9X 공대공 미사일의 신형 탐색기 개발[16]시에도 탑재비행시험이 수행되었으며, 이 시험을 위하여 탑재시험체 CTP(Captive Test Pod)를 개발하여 F/A-18 항공기에 장착, 비행시험을 수행하였다(그림 8). CTP에는 탐색기와 항법장치, 제어장치 등 AIM-9X의 구성장비 등이 장착된다.
이러한 원격 조종은 SRV에 탑재된 원격계측시스템을 통해 전송되는 비행자료와 영상을 통해서 가능하다. SRV 탑재비행시험은 고도 50,000ft에서 3,000ft 사이에서 총 27회 수행되었다. 이 탑재비행시험에서는 비행특성 연구를 통하여 개발된 다양한 제어법칙들이 항공기에 적용되었으며, 조종사에게 심리적 불안감이나 위험을 주지 않으면서 많은 스핀시험을 통하여 정상 상태의 스핀시험 자료를 획득하였다.
페가수스 부스터로켓 앞부분에 장착된 X-43A는 B-52 항공기의 개조된 파일론에 장착되어 탑재비행시험을 수행하였다(그림 3). X-43A 항공기는 고도 40,000ft에서 B-52 항공기로부터 투하되어 발사로켓에 의해 100,000ft까지 상승한 다음, 발사로켓과 분리 후 임무 시나리오에 따라 비행을 수행하였다.
미국의 경우 항공기를 플랫폼으로 사용한 탑재비행시험 기법은 오래전부터 활발히 수행되어왔다. 개발한 항공기를 비행시험에 앞서 보다 큰 대형 항공기의 발사장치(Launcher)에 장착하여 시험하거나 시험 항공기의 앞부분만을 제작, 장착하여 시험하는 방식의 탑재비행시험을 수행한다. 또한, 센서와 탐색기 시스템의 성능시험을 위하여 고정익이나 회전익 항공기에 시험체를 장착하여 탑재비행시험을 수행한다.
외부연료탱크 형상을 기준으로 제작된 CTP는 비상시 항공기 안전을 위하여 투하가 가능해야 하므로 지상에서 이를 위한 지상투하시험을 수행한다. 또한, CTP와 항공기와의 비행적합성을 검증하기 위하여 외부연료탱크를 기준으로 하는 비행제한조건인 CG(Center of Gravity)와 MOI(Moment of Inertia), 장착성, Intra-system EMC(Electro Magnetic Compatibility) 등의 시험을 수행한다. 특히, Intra-system EMC의 경우 항공기와 CTP 간의 상호 전자파 간섭 유무를 점검하는 시험으로 항공기와 CTP 탑재장비의 오작동을 검증하기 위해 매우 중요하다.
여러 가지 무기체계 개발 시 수행한 항공기 탑재비행시험의 성과로는 유도탄의 표적에 대한 탐지, 포착, 추적 성능을 검증하였으며, 개발 탑재장비의 성능 검증과 탐색기의 획득 영상자료 축적 등을 들 수 있다. 또한, 공대지 무기체계에 대한 항법유도 및 관련 기술을 확보하였다.
개발한 항공기를 비행시험에 앞서 보다 큰 대형 항공기의 발사장치(Launcher)에 장착하여 시험하거나 시험 항공기의 앞부분만을 제작, 장착하여 시험하는 방식의 탑재비행시험을 수행한다. 또한, 센서와 탐색기 시스템의 성능시험을 위하여 고정익이나 회전익 항공기에 시험체를 장착하여 탑재비행시험을 수행한다.
조종석에서 주익 좌·우측 내부 파일론까지 에일러론 조종봉(Aileron Control Rod)이 장착된 영역으로 움직이는 부분과 간섭이 발생하지 않도록 하였다. 또한, 장착하는 CTP와 항공기 전원 그리고 신호처리 같은 전기적 인터페이스를 위하여 부분 개조를 수행하였다. 항공기 개조는 단순히 신호선과 CTP를 장착하는 것으로 이루어지는 것이 아니라 항공기의 비행안전과 직접적으로 연관되므로 비행 GO/NO-GO 기준에 큰 영향을 미친다.
합동 원거리 무기인 JSOW(Joint Standoff Weapon) Block II는 미 해군과 공군의 공동 프로그램으로 재래식 일반폭탄에 위성합법장치(GPS)와 관성항법장치(INS)를 연동한 Glide Kit를 장착하여 목표물로 유도하는 공대지 무기체계로서 레이시온사가 개발했다[14]. 레이시온사는 JSOW Block II를 시험 개발하여 F-16 항공기에 장착, 탑재비행시험을 통하여 개발시험을 수행하였다(그림 6).
외부연료탱크 형상을 기준으로 제작된 CTP는 비상시 항공기 안전을 위하여 투하가 가능해야 하므로 지상에서 이를 위한 지상투하시험을 수행한다. 또한, CTP와 항공기와의 비행적합성을 검증하기 위하여 외부연료탱크를 기준으로 하는 비행제한조건인 CG(Center of Gravity)와 MOI(Moment of Inertia), 장착성, Intra-system EMC(Electro Magnetic Compatibility) 등의 시험을 수행한다.
RTTC는 시험체의 플랫폼 역할을 하는 고정익 및 회전익 항공기와 지상 목표물, 특성화된 시험 환경 모사시설, 넓은 시험영역 그리고 다양한 계측시스템 등을 구비하고 있다. 이러한 시험시설을 바탕으로 FLIR(Forward-looking Infrared), 미사일 유도조종부, 탐색기 등의 탑재비행시험을 수행한다(그림 5).
조종석에서 주익 좌·우측 내부 파일론까지 에일러론 조종봉(Aileron Control Rod)이 장착된 영역으로 움직이는 부분과 간섭이 발생하지 않도록 하였다.

대상 데이터

X-38 우주선은 국제 우주정거장에서 긴급 상황 발생 시 우주인들의 귀환을 위하여 개발되었다. X-38 탑재비행시험의 모선으로 B-52 항공기가 사용되었으며, 비행특성과 착륙을 위한 최종하강 특성 그리고 조종 가능한 낙하산(Parafoil Parachute)등에 대한 시험자료를 획득하였다(그림 2).
SSBREX(Small Smart Bomb Range Extension) 프로그램은 SSB(Small Smart Bomb)에 가변날개어댑터 킷트(Swing Wing Adapter Kit)를 장착하여 사거리를 연장하는 프로그램으로 미 공군과 보잉사가 수행하는 공대지 무기체계 개발 사업이다[15]. 이 프로그램에서도 F-16 항공기를 이용하여 탑재비행시험을 수행하였으며, 항공기에서의 분리조건과 비행특성 등에 대한 시험자료를 획득하였다(그림 7).
항공기 개발에 적용된 탑재비행시험의 또 다른 예는 X-43A 극초음속 무인항공기 개발시험이다[11]. 페가수스 부스터로켓 앞부분에 장착된 X-43A는 B-52 항공기의 개조된 파일론에 장착되어 탑재비행시험을 수행하였다(그림 3). X-43A 항공기는 고도 40,000ft에서 B-52 항공기로부터 투하되어 발사로켓에 의해 100,000ft까지 상승한 다음, 발사로켓과 분리 후 임무 시나리오에 따라 비행을 수행하였다.

성능/효과

시제품을 장착한 항공기는 정해진 임무 시나리오에 따라 비행시험을 수행함으로서 항공무기나 유도무기에 대해 실발사시험을 하지 않고서도 동일한 시험자료를 얻을 수 있다는 이점이 있다. 또한, 항공기 탑재비행시험은 반복적인 임무 수행이 가능하고 특성화된 시험지역에서의 불확실한 요소들까지도 시험항목에 포함시킬 수 있으므로 시험 효과가 우수하다.

후속연구

현재 수행하고 있는 탑재비행시험은 운용중인 항공기의 특성에 따라 저속의 임무만 가능하다. 현재의 연구개발 수준을 고려할 때, 국과연를 비롯하여 방위산업체, 학계, 그리고 민간업체의 최신 기술들을 종합하면 고도의 무기체계 즉, 공대공과 공대지 유도탄 개발도 가능하리라 판단된다. 이와 같이 미래에 개발하고자 하는 무기체계의 특성을 고려하여 현재보다 위험도가 높은 다양한 종류의 시험을 수행하기 위해서 고속 탑재비행시험과 공군 운용 항공기를 활용한 탑재비행시험 능력을 확보할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	탑재비행시험은 무엇인가?	항공무기나 유도무기 체계의 개발에 있어서 시험단계에서 위험요소 제거와 고비용 절감 그리고 개발기간 단축 등을 위하여 탑재비행시험이라는 시험기법을 활용하고 있다. 탑재비행시험(CFT, Captive Flight Test 또는 Captive Carry Flight Test)은 항공기를 플랫폼으로 사용하여 개발 중인 시제품의 일부나 전체 체계를 항공기에 장착하여 여러 가지 성능을 시험하는 것이다. 시제품을 장착한 항공기는 정해진 임무 시나리오에 따라 비행시험을 수행함으로서 항공무기나 유도무기에 대해 실발사시험을 하지 않고서도 동일한 시험자료를 얻을 수 있다는 이점이 있다.
	시제품을 장착한 항공기의 장점은?	탑재비행시험(CFT, Captive Flight Test 또는 Captive Carry Flight Test)은 항공기를 플랫폼으로 사용하여 개발 중인 시제품의 일부나 전체 체계를 항공기에 장착하여 여러 가지 성능을 시험하는 것이다. 시제품을 장착한 항공기는 정해진 임무 시나리오에 따라 비행시험을 수행함으로서 항공무기나 유도무기에 대해 실발사시험을 하지 않고서도 동일한 시험자료를 얻을 수 있다는 이점이 있다. 또한, 항공기 탑재비행시험은 반복적인 임무 수행이 가능하고 특성화된 시험지역에서의 불확실한 요소들까지도 시험항목에 포함시킬 수 있으므로 시험 효과가 우수하다.
	항공기 비행 패턴에는 무엇이 포함되어야 하는가?	•표적에 대한 항공기 진입 고도와 속도 •표적에 대한 항공기 진입 방향(Heading)과 각도(Pitch) •표적에 대한 항공기 Initial/Final Point, Way Point

참고문헌 (16)

염형섭, 오종훈, 성덕용, 탑재비행시험을 위한 XKO-1-05호기 개조, ADDR-401-080762,
오종훈, 염형섭, 성덕용, 유도무기 탑재비행 시험용 저고도 중계시스템 개발, ADDR-425-080589, ADD, 2008.
박상은, 유도탄 탑재시험용 Pod 개발('05), MADC-S516-05101, ADD, 2005.
이성만, 이수창, 오현식, 성덕용, 탑재비행시험을 이용한 유도무기 탑재장비의 시험평가, 한국항공우주학회지, 2008.
이수창, 오현식, 김익수, 유도무기체계 시험 평가를 위한 국내 인프라 및 적용방안, 국방과학기술 플러스, ADD, vol. 50, 2008.
오종훈, 염형섭, 성덕용, 중거리 GPS 유도 키트 플랫폼 계측시스템 개발('08), ADDR-425-090610, ADD, 2009.
최관호, 정상준, 하덕주, XKO-1 외부장착물 계통 인증보고서(Vol.3), MADC-401-030829,
김명성, 이승수, 김상진, 외부장착물 분리운동 해석 및 투하비행시험(XKO-1), MADC-401-030317,
Telemetry Standard(Part 1), RCC Documents 106-07, Telemetry Group, Sep. 2007,
Aircraft/Store Electrical Interconnection System, MIL-HDBK-1760A, Mar. 2004, DOD
Jessica Lux, Parryl A. Burkes "Hyper-X(X-43A) Flight Test Range Operations Overview", NASA/TM-2008-214626, Jan. 2008
http://www.dfrc.nasa.gov
http://www.rttc.army.mil
http://www.raytheon.com
http://www.globalsecurity.org/military/systems/munitions/ssbrex.htm
http://www.southernresearch.org

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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