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문제 정의
- 운동에너지 탄두의 효과를 분석하기 위해서는 적절한 교전 성능 분석 지표가 필요하다. 관통자의 관통 깊이, 관통 후 속도, 관통에 성공한 비율과 같이 다양한 기준에 따라 교전 성능을 분석할 수 있으나, 본 논문에서는 전체 관통자 중에관통에 성공한 관통자의 비율을 관통확률 Pp와본 연구에서 제안한 교전 성능 분석지표를 이용하여 분석하고자 한다. 먼저 관통확률 Pp는 다음과 같이 정의하였다.
- 본 논문에서 제안하는 교전 성능 분석 지표로서, 전체 관통자 중에 관통에 성공한 관통자의 비율 및 표적의 전체 표면 중 파괴된 부위의 비율을 이용하여 탄두의 교전 성능을 분석하고자한다. 이를 위해 Fig.
- 본 논문에서는 다양한 운동에너지 막대 탄두 중 등방성 운동에너지 탄두의 기폭/전개 특성[11] 및 TATE 관통 방정식[12-15]을 이용하여, 교전 효과 분석을 위한 방법을 제시하였다. 이를 통해 교전 효과를 최대화하기 위한 최적의 상대교전기하 조건 및 최적의 기폭시점을 도출하고자 한다.
- 본 논문에서는 탄도탄 요격 유도탄의 새로운 탄두 방식인 등방성 운동에너지 탄두의 기폭/전개 모델의 개념 및 특성을 소개하고, 탄두 효과를 분석하기 위한 기법을 개발하였다. 또한 이를 이용하여 탄두효과를 분석하는 시뮬레이션을 수행하였으며, 교전 효과를 최대화하는 최적의 기폭 시점 및 최적의 상대 교전 기하를 도출하였다.
- 본 장에서는 탄두로부터 사출된 운동에너지막대가 표적의 표면과 충돌할 때의 파괴효과를 분석하기 위한 막대관통자의 관통 방정식을 기술하였다. TATE 관통방정식을 이용하여 관통자 가표적평면과 이루는 기하 조건 및 속도에 따라 관통깊이를 계산 할 수 있다[12-15].
- 본 논문에서는 다양한 운동에너지 막대 탄두 중 등방성 운동에너지 탄두의 기폭/전개 특성[11] 및 TATE 관통 방정식[12-15]을 이용하여, 교전 효과 분석을 위한 방법을 제시하였다. 이를 통해 교전 효과를 최대화하기 위한 최적의 상대교전기하 조건 및 최적의 기폭시점을 도출하고자 한다.
가설 설정
- 탄두는 총 4개의 단으로 구성되어 있으며 최대 사출속도를 100m/s로 설정하고 각 단별로 20m/s씩 사출속도의 차이가 나도록 구성하였다. 관통자의재질은 텅스텐으로 가정하였으며, 폭약과 완충제의 물리적 상수는 최대사출 속도를 만족시키도록 설정하였다.
- 교전 상황은 종말유도의 마지막 시점으로 운동에너지 탄두(유도탄)가 기폭 된 후 표적(탄도탄)까지 관통자가도달하는 수 밀리 초의 짧은 교전 상황을 고려하였다. 먼저 표적의 속도 벡터 방향을 -x축으로 설정하고, 표적의 자세각은 속도벡터 방향과 일치한다고 가정하였다. 운동에너지 탄두는 표적의 반대 방향인 x축의 양의 방향을 기준으로 비행경로각 Υ 와 받음각 a로 비행하며 이 때 유도탄의 자세각은 θ = Υ + a로 나타난다.
- 가 3msec인 경우에 대해 운동에너지 탄두의 비행경로각 및 받음각에 따른 탄착 확률, 관통 확률, 성능 지표의 차이를 도시하고 있다. 앞 절에서 설명 하였듯이, 관통자들의 자세각은 유도탄의 속도 벡터를 기준으로 30도의 표준편차를 갖는 랜덤변수로 가정하였다. Fig.
- 운동에너지탄두의 중심점이 유도 오차 없이 목표지점인 대상 표적의 2/3 지점까지 도달하는 시간 time-to-go를 계산하여 이를 기준으로 유도탄의 초기위치를 설정한다. 이때, 매우 짧은 시간동안의 교전 상황을 모사하므로 표적과 유도탄의 속도 벡터 및 자세각은 일정하다고 가정한다.
- 탄도 미사일의 탄두와의 교전 상황을 모사하기 위해 표적 모델은 Fig. 4와 같은 원뿔 형태의 표적으로 가정하였다. 표적의 표면은 두께 3mm의 금속으로 가정하였으며 높이는 2.
- 4와 같은 원뿔 형태의 표적으로 가정하였다. 표적의 표면은 두께 3mm의 금속으로 가정하였으며 높이는 2.3m, 중심축을 기준으로 원뿔의 각은 10도로 가정하였다. 3장에서 정의된 관통방정식으로 계산된 관통 깊이가 표적의 두께 보다 더 큰 경우 관통에 성공했다고 판단하였다.
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