[논문]IMFP 장착각도가 T-50 초음속 고도정보에 미치는 영향

남용석; 김윤희; 송석봉; 김성준

IMFP 장착각도가 T-50 초음속 고도정보에 미치는 영향
The Effect of an Installation Angle of IMFP sensors on Estimation of Altitude of T-50 Aircraft in the Transonic Region 원문보기

남용석 (국방기술품질원 항공센터) , 김윤희 (국방기술품질원 항공센터) , 송석봉 (국방기술품질원 항공센터) , 김성준 (방위사업청)

The flight control of the T-50 advanced trainer is conducted by the digital FBW (Flight-by-Wire) control system. The system input data consist of flight conditions such as altitude, airspeed, and angle of attack. And the flight conditions of the aircraft are obtained from IMFP (Integrated Multi-Function Probe). The T-50 aircraft equip three IMFP sensors. To ensure reliability in flight condition data obtained from each IMFP sensor, the mean value of flight conditions is used as the input of the control system. In this study, the effect of an installation angle of IMFP sensors on estimation of flight altitude was investigated by flight test results in the supersonic region.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

FBW 비행제어 시스템은 T-50, F-16, F-117, YF-22, JSA-39 등에 적용된 시스템으로, 60년대 이후 가속화된 항공전자 기술의 발달로 조종사의 조작 없이 비행을 가능하게 하는 자동 비행 장치와 조종/안정성 증대를 목적으로 비행제어 컴퓨터로 항공기를 제어하기 위해 개발되었다.
이에 따라 IMFP 장착 각도 변화가 초음속 영역의 고도 오차에 미치는 영향을 검토하기 위하여 비행시험을 수행하였다. 그 결과 그림 7에서 보이는 바와 같이, 항공기 구조물에 IMFP가 장착되는 각도가 초음속 영역의 고도오차에 영향을 미치는 주요 인자임을 확인하였다.

제안 방법

T-50 고등훈련기에는 신뢰성 있는 공기 정보를 획득하기 위해 3개의 IMFP가 장착되어 있다. 3개 정보의 중간값을 채택함으로써 고도/속도/받음각에 대한 항공기 상태 정보를 제어 법칙에 제공한다. 이러한 항공기 상태 정보는 각각의 비행 조건에 대하여 최적의 조종 성능과 안정성을 보장하는 제어 이득을 결정하는 중요한 인자가 된다.
정상적인 상황에서는 IMFP A-와 B-채널에서 측정된 정보의 평균값이 항공기의 비행제어에 이용되지만, 비행 중 IMFP A-나 B-채널 중 하나에 고장이 발생하면 IMFP C-채널의 정보를 적용하기 때문에 추가 개선이 요구되었다. IMFP C-채널의 측정값의 규격 요구조건을 만족하기 위하여 장착 각도를 후방 0.95 deg, 상향 0.336 deg로 변경하여 장착하였고, 비행시험을 수행하여 측정 정보의 결과를 입증하였다. 그 결과 그림 9과 같이 IMFP C-채널에서 측정된 정보값이 안정된 고도 정보를 나타내는 것을 알 수 있다.
IMFP A에서 측정된 정보는 FLCC A-채널, IMFP B에서 측정된 정보는 FLCC B-채널, IMFP C에서 측정된 정보는 FLCC C-채널에 각각 제공된다. IMFP에서 측정된 정압력과 전압력은 측정기 및 항공기 장착 위치를 고려한 공기 정보 보정표(air-data calibration table)를 이용하여 보정된 후, 중간 값을 채택하고 보정된 정압력과 전압력을 이용 하여 고도와 속도를 계산한다. 고도/속도/받음각의 항공기 상태 정보는 비행 조건에 최적 제어 이득을 결정하는데 중요한 역할을 하며, 받음각 정보는 제어귀환 변수로도 사용된다.
이러한 현상은 IMFP 가 비행 중 초음속 영역에서 정압의 크기를 정확히 측정하지 못하여, FLCC에 제공된 부정확한 정압 정보의 중간값을 채택하기 때문이다. T-50 고등훈련기의 고도 오차에 대한 결함 원인을 분석하기 위하여 항공기 진동에 대한 영향성, IMFP 장착 부위 구조물의 구조 건전성과 장착 각도에 대한 영향성을 검토하였다.
010 in로 엄밀히 규제토록 하였다. 개선된 장착 각도에 대한 IMFP의 성능을 입증하기 위하여 이후 3회의 비행시험을 수행하였다. 그 결과 IMFP A-와 B-채널에서 측정된 값은 규격 요구조건을 만족하였으나, 그림 8에서와 같이 IMFP C-채널에서 측정된 고도 정보는 규격 요구조건을 초과하였다.
그러나 초음속 영역에서 비행시험 중에 고도오차가 규격 요구조건을 초과하는 결과가 발생 하여 지상의 데이터를 분석하였다. 그림 3은 3개의 IMFP로부터 측정한 데이터와 FLCC에서 중간값으로 보정된 값으로, 각 IMFP에서 획득한 고도 정보의 보정된 값이 초음속 영역에서 규격 요구조건을 벗어나고 있다.
다음은 항공기의 상태 정보로 입력되는 정압 정보를 측정하는 IMFP의 측정 오차 여부를 검토하였다. 그 결과 항공기 구조물에 IMFP가 장착되는 각도에 따라 정압 크기가 크게 변하는 것을 확인하였다.
우선, 진동에 대한 영향성을 검토하기 위하여, IMFP 장착 부위 구조물의 진동 특성을 살펴보기 위하여 modal 실험을 수행하였다. 그림 4는 비행시험 중 초음속 영역의 고도오차의 규격 요구조건을 만족하는 T-50 고등 훈련기 호기와 규격 요구조건을 초과한 호기의 IMFP 장착 부위 구조물의 지상 진동 실험 결과를 비교한 것이다.
이 문제점은 실제 항공기의 비행 조건과 다른 정보를 항공기에 제공하여 기동 성능과 안정성에 영향을 미치게 되며, 특히 저고도에서는 항공기 안전성에 치명적인 문제를 발생시킬 수 있다. 이 문제점을 해결하기 위하여 지상 진동시험, 비행시험을 통하여 IMFP 장착용 구조물의 형상 공차 및 장착 공차를 개선하여 초음속 고도 오차에 대한 결함을 개선시켰다.

성능/효과

그림 6은 T-50 고등훈련기각 호기별 IMFP 장착 기준 각도와 실제 장착된 각도의 오차 크기를 비교한 것이다. 각 호기별 실제 IMFP 장착 각도가 최대 4.5 deg 이상장착 오차가 나타나는 것을 확인하였다.
개선된 장착 각도에 대한 IMFP의 성능을 입증하기 위하여 이후 3회의 비행시험을 수행하였다. 그 결과 IMFP A-와 B-채널에서 측정된 값은 규격 요구조건을 만족하였으나, 그림 8에서와 같이 IMFP C-채널에서 측정된 고도 정보는 규격 요구조건을 초과하였다.
그 결과 고유 모드 주파수가 유사하였으며, 각 호기의 구조물 사이에 뚜렷한 진동 특성의 차이점이 나타나지 않았다. 그림 5는 초음속 영역에서 진동 영향성에 대한 고도 오차를 확인한 시험 결과로, 기존의 hard 형태의 IMFP 장착용 adapter와 진동 영향성을 최소화하기 위하여 제작한 soft 형태의 adapter를 이용하여 비행시험을 통하여 얻은 고도 오차를 비교한 것이다.
이에 따라 IMFP 장착 각도 변화가 초음속 영역의 고도 오차에 미치는 영향을 검토하기 위하여 비행시험을 수행하였다. 그 결과 그림 7에서 보이는 바와 같이, 항공기 구조물에 IMFP가 장착되는 각도가 초음속 영역의 고도오차에 영향을 미치는 주요 인자임을 확인하였다.
다음은 항공기의 상태 정보로 입력되는 정압 정보를 측정하는 IMFP의 측정 오차 여부를 검토하였다. 그 결과 항공기 구조물에 IMFP가 장착되는 각도에 따라 정압 크기가 크게 변하는 것을 확인하였다. 그림 6은 T-50 고등훈련기각 호기별 IMFP 장착 기준 각도와 실제 장착된 각도의 오차 크기를 비교한 것이다.
기존의 hard 형태의 adapter 대신 soft 형태의 adapter를 장착하여 비행시험을 수행한 결과를 보면, 초음속 영역에서 고도 오차가 향상되었지만, 초음속 아래 영역에서는 규격 요구조건 내에서 고도 오차가 더욱 증가하였다. 이는 T-50 항공기의 대부분 비행이 고등훈련기로써 초음속 아래 영역에서 이루어지기 때문에 오히려 역효과가 발생할 수 있다.
그 결과 그림 9과 같이 IMFP C-채널에서 측정된 정보값이 안정된 고도 정보를 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, IMFP A-와 B-채널에서 측정된 값도 기존에 수행한 비행시험 결과와 유사하여고도 오차에 대한 개선 사항이 만족한 것을 알 수 있다.
이는 T-50 항공기의 대부분 비행이 고등훈련기로써 초음속 아래 영역에서 이루어지기 때문에 오히려 역효과가 발생할 수 있다. 지상 진동 실험과 비행시험 결과, 초음속 영역에서 진동 특성이 고도 오차에 미치는 영향이 미미하다고 판단하였다.

후속연구

정상적인 상황에서는 IMFP A-와 B-채널에서 측정된 정보의 평균값이 항공기의 비행제어에 이용되지만, 비행 중 IMFP A-나 B-채널 중 하나에 고장이 발생하면 IMFP C-채널의 정보를 적용하기 때문에 추가 개선이 요구되었다. IMFP C-채널의 측정값의 규격 요구조건을 만족하기 위하여 장착 각도를 후방 0.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

FBW 비행제어 시스템은 어디에 적용된 시스템인가?

대표적인 전기식 비행제어 시스템에는 FBW (FLY-BY-WIRE) 비행제어 시스템이 있다. FBW 비행제어 시스템은 T-50, F-16, F-117, YF-22, JSA-39 등에 적용된 시스템으로, 60년대 이후 가속화된 항공전자 기술의 발달로 조종사의 조작 없이 비행을 가능하게 하는 자동 비행 장치와 조종/안정성 증대를 목적으로 비행제어 컴퓨터로 항공기를 제어하기 위해 개발되었다.

대표적인 전기식 비행제어 시스템에는 무엇이 있는가?

그 결과 불안정하게 설계된 항공기의 안정성(stability) 및 조종성을 보장하기 위하여 고도의 디지털 제어 기술이 적용된 전기식 비행제어 시스템 채택은 필수적이다. 대표적인 전기식 비행제어 시스템에는 FBW (FLY-BY-WIRE) 비행제어 시스템이 있다. FBW 비행제어 시스템은 T-50, F-16, F-117, YF-22, JSA-39 등에 적용된 시스템으로, 60년대 이후 가속화된 항공전자 기술의 발달로 조종사의 조작 없이 비행을 가능하게 하는 자동 비행 장치와 조종/안정성 증대를 목적으로 비행제어 컴퓨터로 항공기를 제어하기 위해 개발되었다.

현재 개발되고 있는 대부분의 군용 항공기는 공력 특성과 기동 성능을 향상시키기 위하여 정 안정성 완화 개념(RSS, Relaxed Static Stability)을 적용하고 있는데 그 결과는 무엇인가?

현재 개발되고 있는 대부분의 군용 항공기는 공력 특성과 기동 성능을 향상시키기 위하여 정 안정성 완화 개념(RSS, Relaxed Static Stability)을 적용하고 있다. 그 결과 불안정하게 설계된 항공기의 안정성(stability) 및 조종성을 보장하기 위하여 고도의 디지털 제어 기술이 적용된 전기식 비행제어 시스템 채택은 필수적이다. 대표적인 전기식 비행제어 시스템에는 FBW (FLY-BY-WIRE) 비행제어 시스템이 있다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

IMFP 장착각도가 T-50 초음속 고도정보에 미치는 영향
The Effect of an Installation Angle of IMFP sensors on Estimation of Altitude of T-50 Aircraft in the Transonic Region 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

IMFP 장착각도가 T-50 초음속 고도정보에 미치는 영향 The Effect of an Installation Angle of IMFP sensors on Estimation of Altitude of T-50 Aircraft in the Transonic Region 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

후속연구

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

IMFP 장착각도가 T-50 초음속 고도정보에 미치는 영향
The Effect of an Installation Angle of IMFP sensors on Estimation of Altitude of T-50 Aircraft in the Transonic Region 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper