[논문]하이브리드 인터락을 적용한 점화회로 설계

장부철; 조길석; 신진범; 구봉주

doi:10.9766/kimst.2014.17.4.404

하이브리드 인터락을 적용한 점화회로 설계
The Design of Squib Circuit using Hybrid Interlock 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.17 no.4, 2014년, pp.404 - 412

장부철 (국방과학연구소 제1기술연구본부) , 조길석 (국방과학연구소 제1기술연구본부) , 신진범 (국방과학연구소 제1기술연구본부) , 구봉주 (국방과학연구소 제1기술연구본부)

Abstract ▼ AI-Helper

We proposed a design method for squib current supply & interlock circuits in guided-missile fire control systems. In order to design squib current supply circuits, various missile squib loads including line resistance and squib devices have to be considered in advance minimizing probability of redesign of circuits and reducing the development cost by implementing the most proper squib current supply circuit. Also, we presented a hardware interlock logic instead of the commonly used software safety logic to improve the safety of guided-missile fire control systems. The proposed squib interlock circuit enhances safety requirements of guided-missile fire control systems. We confirmed that simulation and measurement results of the proposed design method are the same as theoretical analysis results.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 실제 회로 설계 시 필요한 입력전압 및 부하저항 특성을 반영한 설계 방법을 제시한다. 또한 위에서 언급한 점화전류를 실제 유도탄에 공급하기 위한 점화 안전회로 설계방법을 제안한다.
본 논문에서는 유도무기 발사통제시스템에서 필수적으로 사용하는 회로인 점화회로 중 점화전류 공급회로와 점화 안전회로 설계 방법에 대해 기술한다. 점화전류 공급회로 설계에 있어서 기존 설계 방식은 정전압원 혹은 정전류원 회로를 구성하는 방식이며 정전류원 회로를 설계할 때에는 유도탄에서 요구하는 점화 정전류만을 고려하여 전압조정기 소자를 선정하고 사용할 전압조정기 제조업체에서 제공하는 참고회로에서 사용하는 입력 전압값을 그대로 사용하는 경우가 일반적이다.
본 논문에서는 유도무기 시스템에서 기존의 소프트웨어적인 안전 로직과 유도탄 구속발사에 관련된 하드웨어를 고려한 안전 로직을 동시에 사용할 수 있도록 하드웨어적인 인터락 조건을 설계하여 적용함으로써 부스터가 점화 되었으나 유도탄이 발사되지 않는 비정상적인 상황이 발생할 수 있는 확률을 줄여 유도무기 시스템의 안전성을 향상시킬 수 있는 유도탄 점화 안전회로 설계에 대한 내용을 제안하고자 한다.
본 논문은 기존의 유도탄 점화전류 공급회로 및 점화 안전회로 설계 시 문제점을 제시하고 문제점을 해결하기 위해 설계 단계에서 고려해야 할 점과 설계 방법에 대해 기술하였다. 정전류원 회로의 경우 설계 단계에서 사용할 전압조정기의 출력전류 특성 및 부하단의 저항값 변경 범위와 부하에 공급해야하는 정전류값을 고려하여 전압조정기의 입력 전압값을 결정해야 한다.
또한 A장치 점화회로와 그 외 유도탄 점화회로를 분리하여 설계함으로써 A장치 해제 상태신호 이외의 신호를 유도탄 점화를 위한 인터락 신호로 사용해야 하는 경우에도 적용할 수 있도록 하여 이와 유사한 다른 시스템에 쉽게 사용할 수 있도록 하였다. 본 논문은 유도무기 운용상의 안전성을 향상시킬 수 방법을 제시하였으며, 제안된 설계 방법으로 구현된 점화회로는 실제 무기체계에 적용하여 그 성능을 확인하였다.

제안 방법

R17은 Fig. 2에서 R1에 해당하는 저항이며, 전체 부하 저항인 R2 저항은 부하 저항과 라인 저항으로 나누었으며 부하 저항 R15는 1Ω으로 설정한 상태에서 라인 저항 R16의 변화에 따른 출력 전류의 변화를 확인하였다.
본 논문에서는 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 실제 회로 설계 시 필요한 입력전압 및 부하저항 특성을 반영한 설계 방법을 제시한다. 또한 위에서 언급한 점화전류를 실제 유도탄에 공급하기 위한 점화 안전회로 설계방법을 제안한다.
추가적으로 점화기별 부하 저항값의 변화 범위가 지나치게 큰 경우에는 각 점화기별로 별도의 점화전류 공급계통을 설계^[4,5]하여 사용함으로써 탄내 배선 및 점화기에 의한 다양한 저항 변화에 대처하는 방안도 제시한다.

성능/효과

유도탄 점화 안전회로는 유도탄 구속발사를 방지하기 위해 A장치 해제 상태신호를 하드웨어적으로 유도탄 점화출력 제어에 사용함으로써 유도탄 구속발사 가능성을 획기적으로 감소시키고 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 A장치 점화회로와 그 외 유도탄 점화회로를 분리하여 설계함으로써 A장치 해제 상태신호 이외의 신호를 유도탄 점화를 위한 인터락 신호로 사용해야 하는 경우에도 적용할 수 있도록 하여 이와 유사한 다른 시스템에 쉽게 사용할 수 있도록 하였다. 본 논문은 유도무기 운용상의 안전성을 향상시킬 수 방법을 제시하였으며, 제안된 설계 방법으로 구현된 점화회로는 실제 무기체계에 적용하여 그 성능을 확인하였다.
시험 결과는 Fig. 5와 같이 라인 저항과 부하 저항을 합친 전체 부하 저항값이 3.2Ω ～ 5.4Ω 범위에서 5A의 출력전류를 유지함을 확인할 수 있었다.
4Ω 범위에서 5A의 출력전류를 유지함을 확인할 수 있었다. 이를 통해 PSpice를 사용한 시뮬레이션 결과도 계산 결과와 유사함을 확인하였다. 앞에서 언급한 정전류 공급회로 설계 방법에는 다음과 같은 두 가지 방법이 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	정전류 공급회로 설계 방법에는 무엇이 있는가?	첫 번째 방법은 입력전압을 조정하는 방법으로 라인저항을 포함한 전체 부하 저항값의 크기에 따라 VIN값을 조절하여 원하는 정전류가 출력되도록 회로를 구성하는 방식이다. 두 번째 방법은 부하저항을 조정하는 방법으로 정전류 회로의 출력단인 R2에 해당하는 부분에 가변저항을 추가하여 입력전압 VIN에 맞는 부하 저항값의 범위를 조절하여 정전류 출력이 되도록 회로를 구성하는 방법이다. 즉, 입력 전압값이 가변 가능하도록 전압 조절이 가능한 입력 전원공급기를 사용하여 전체 부하저항값의 변화에 대응할 수 있는 방법과 입력전압 및 점화기 부하저항이 정해지면 정전류 회로 출력 부분에 가변저항을 추가하고 이를 이용하여 정전류 공급조건을 만족시키는 방법이 있다.
	정전압원 회로를 사용 가능한 경우는?	정전압원 회로는 일정 범위 안의 전류를 점화기에 공급해도 문제가 없는 경우에 사용 가능하며 Fig. 1과 같이 입력전압 VIN과 원하는 출력전류를 만들기 위한 전류제한 저항인 R1 및 라인저항을 포함한 부하저항 R2로 구성할 수 있다.
	정전압원 회로는 무엇으로 구성 되는가?	정전압원 회로는 일정 범위 안의 전류를 점화기에 공급해도 문제가 없는 경우에 사용 가능하며 Fig. 1과 같이 입력전압 VIN과 원하는 출력전류를 만들기 위한 전류제한 저항인 R1 및 라인저항을 포함한 부하저항 R2로 구성할 수 있다. 만약, R2 저항값이 발사통제시스템에서 유도탄까지의 라인(Line) 저항값 변화 또는 유도탄 내부의 다양한 점화기 저항값에 의해 변화하는 경우 발사통제시스템 내부의 R1 저항값을 변경하여 원하는 점화 전류를 공급하도록 설계하는 방식이다.

참고문헌 (5)

S. G. Jang, H. N. Lee, J. Y. Oh, S. J. Oh, "Design and Output Characteristic Analysis of Electro- Mechanical Ignition Safety Device," The Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, Vol. 39, pp. 1166-1173, 2011.

원문보기 상세보기
MIL-STD-1658(OS) 15 May 1974.
LM138/LM338 5-Amp Adjustable Regulators(Texas Instruments), SNVS771A-MAY 2004-REVISED NOVEMBER 2004.
S. J. Lee, "The Implementation of the Firing Control System Considering a Flight Sequence Control Technique," The Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 12, pp. 41-48, 2008.
S. J. Lee, J. Y. Lee, H. B. Kim, "An Implementation of Firing Control System for Static Test Based on PLC," The 13th Ground Weapon System Development Seminars, Vol. 2005, pp. 1-6, 2005.

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