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공대공 적외선 위협에 대한 회피기동이 항공기 생존성에 미치는 영향
Effect of Evasive Maneuver Against Air to Air Infrared Missile on Survivability of Aircraft 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.30 no.6, 2017년, pp.501 - 506  

배지열 (연세대학교 기계공학과) ,  배형모 (연세대학교 기계공학과) ,  김지혁 (연세대학교 기계공학과) ,  정대윤 (국방과학연구소) ,  조형희 (연세대학교 기계공학과)

초록
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적외선 유도 미사일은 미사일에서 자체적으로 방사하는 신호가 없어 항공기에서 접근을 인지하고 대응하기가 어렵다. 또한 적외선 유도 미사일을 탐지하는 MAW(missile approach warning)는 고가의 장비로 현재는 항공기에의 사용이 제한되고 있으며 그 효용성이 공개된바가 없다. 따라서 본 연구에서는 MAW가 탑재되어 항공기가 접근하는 유도 미사일에 대해 회피기동을 수행할 때 항공기의 생존성이 얼마나 증가하는지를 해석하여 MAW의 효용성을 평가하고자 하였다. 생존성의 평가지표로 위험 거리를 사용하였으며 고도 5km를 마하 0.9로 비행하는 항공기에 대해 AIM-9 적외선 유도 미사일이 접근하는 상황에 대한 위험 거리를 방위각 별로 도출하였다. 항공기의 회피기동에 대한 변수로는 5~7km의 MAW 인지거리와 3~7G의 항공기 기동성능을 고려하였다. 해석 결과 MAW를 통한 미사일 접근 인지와 회피기동 만으로도 위험 거리가 상당히 감소하는 것을 확인했다. 회피기동에 따른 위험 거리의 감소는 최대 29.4%로 나타났다. 또한 상대적으로 향상시키기 어려운 항공기 기동성능보다는 MAW 인지거리를 증가시키는 것이 위험 거리의 감소에 더 효과적인 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An infrared seeking missile does not emit any signal by itself as it is guided by passive heat signature from an aircraft. Therefore, it is difficult for the target aircraft to notice the existence of incoming missile, making it a serious threat. The usage of MAW(missile approach warning) that can n...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 MAW의 효용성을 평가하기 위해 항공기에 MAW를 장착하여 적외선 유도 미사일의 접근을 인지하고 회피기동을 수행할 경우 항공기의 생존성이 얼마나 증가 하는지를 평가하였다. 기존 연구에서 사용되던 탐지 거리(lock-on range; Mahulikar et al.
  • 본 연구에서는 적외선 유도미사일에 대응하기 위해 MAW가 설치된 항공기가 유도 미사일에 대한 회피기동을 수행할 경우 항공기의 생존성이 어떻게 증가하는지를 분석하고자 하였다. 생존성을 평가하기 위해 탐지 거리가 아닌 위험 거리를 사용하였으며 위험 거리의 도출에 사용되는 미사일의 유도과정에서 MAW의 탐지거리와 항공기의 기동성능을 고려하여 항공기의 회피기동을 고려하였다.

가설 설정

  • 탐지 거리의 경우 중적외선과 원적외선을 모두 사용하는 미사일로 고려하여 도출하였으며, 항공기의 투영 면적이 작은 정면에서는 6km, 배기구가 위치해 온도가 높은 후방에서는 37km 수준이다. AIM-9 미사일의 속도는 마하 0.9로 비행하는 항공기에서 발사된 것으로 가정하여 5.2초의 초기 가속구간동안 마하 3.2 수준으로 가속되며 이후 항력에 의해 서서히 감소 하는 것으로 모델링하였다. 또한 미사일이 발사된지 30초가 지나면 대상 항공기에 비해 미사일의 속도가 느려져 추적이 불가능하므로 위험 거리 도출과정에서 추적 과정은 발사 후 30초 동안만 수행하였다.
  • 그리고 항공기의 경우 초기에 미사일의 접근을 인지하지 못한 상태에 서는 0° 방향으로 일정한 속도로 비행하지만 MAW가 미사일 접근을 알리는 dMAW이후에는 미사일의 접근 방향에서 벗어나기 위해 비행경로가 ∅+π가 되도록 지속적으로 선회하며 선회 과정에서 항공기 속도의 절댓값은 변하지 않는 것으로 가정하였다.
  • 기존 연구에서는 위험 거리를 도출하는 과정에서 항공기는 적외선 유도 미사일의 접근을 인지하지 못하고 일정한 방향과 속도를 유지하는 것으로 가정하였다(Rao et al., 2005). 그러나 본 연구에서는 항공기가 미사일의 접근을 인지하고 미사일과 반대 방향으로 회피기동을 하는 것을 고려하였으며 전체적인 유도 과정은 Fig.
  • 위험 거리 계산은 항공기의 방위각 별로 정의된 탐지 거리에서 시작된다. 먼저 해당방위각에서 미사일이 항공기로부터 탐지 거리만큼 떨어진 점에서 발사되어 항공기를 향해 유도되는 과정을 해석하고 미사일이 항공기를 요격하지 못한 경우 탐지 거리에서 단위 거리만큼 더 가까운 거리에서 발사된 것으로 가정하여 다시 해석을 수행한다. 이 과정을 미사일이 항공기를 격추시킬 수 있을 때까지 계속해서 반복하면 해당 방위각에 대해 미사일이 항공기를 실제로 격추할 수 있는 위험 거리를 도출할 수 있게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
적외선 유도 미사일이 항공기에 더 치명적인 이유는? 이는 일반적으로 레이더 유도 미사일이 더 긴 사거리와 높은 속력을 갖고 있음을 고려하면 특이 할 만한 사항이다. 이렇듯 적외선 유도 미사일이 항공기에 더 치명적인 이유는 적외선 유도 방식을 사용하는 경우 대상 항공기에서 공격을 인지하는 것이 어렵기 때문이다.
MAW(missile approach warning)이라는 별도의 장비를 사용하는 이유는? 그러나 적외선 미사일은 대상 항공기에서 자연히 방출되는 적외선 신호로 유도되므로 공격하는 과정에서 신호방출이 없다. 따라서 MAW(missile approach warning)이라는 별도의 장비를 사용해야 한다.
전투기에서 생존성 증가를 가능하게 하는 것은? 8%가 감소하여 회피기동을 수행할 시 항공기의 생존성이 상당한 수준으로 증가함을 확인하였다. 본 연구를 통해 MAW를 통해 위협을 인지하고 회피기동만을 수행하여도 위험 거리를 감소시킬 수 있음을 확인하였으며 MAW와 연동하여 플레어 등을 사출할 경우 추가로 생존성 증가가 가능할 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 도출된 MAW의 효용성과 회피기동에 따른 생존성 증가는 추후 한국형 전투기 개발에 유용하게 사용될 것으로 판단된다.
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참고문헌 (5)

  1. Kim, T., Lee, H., Bae, J.Y., Kim, T., Cha, J., Jung, D., Cho, H.H. (2016) Susceptibility of Combat Aircraft Modeled as an Anisotropic Source of Infrared Radiation, IEEE Trans. Aerosp. & Electron. Syst., 52(5), pp.2467-2476. 

  2. Kim, T.H., Bae, J.Y., Kim, T.I., Jung, D.Y., Hwang, C.S., Cho, H.H. (2014) Analysis of MWIR and LWIR Signature of Supersonic Aircraft to Air-to-air and Surface-to-air Missile by Coupled Simulation Method, J. Korea Inst. Mil. Sci. & Tech., 17(6), pp.764-772. 

  3. Kim, T.I., Kim T.H., Lee, H.S., Bae, J.Y., Jung, D.Y., Cho, H.H. (2017) Susceptibility Analysis of Supersonic Aircraft Considering Drag Force of Infrared Guided Missile, J. Korea Inst. Mil. Sci. & Tech., 20(2), pp.255-263. 

  4. Mahulikar, S.P., Sonawane, H.R., Rao, G.A. (2007) Infrared Signature Studies of Aerospace Vehicles, Prog. Aerosp. Sci., 43(7), pp.218-245. 

  5. Rao, G.A., Mahulikar, S.P. (2005) New Criterion for Aircraft Susceptibility to Infrared Guided Missiles, Aerosp. Sci. & Technol., 9(8), pp.701-712. 

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