투하 가능 영역(LAR)는 공대지 유도 폭탄을 장착한 항공기가 표적을 성공적으로 타격하기 위하여 진입하는 영역을 말한다. LAR는 항공기 투하 조건, 표적 착탄 조건, 대기 환경 조건을 고려하여야 한다. 본 논문에서는 투하, 착탄, 환경 조건 등의 입력 조건을 변화시켜 많은 시뮬레이션을 통해 데이터베이스를 구축하여 LAR 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘을 시뮬레이션 결과를 통해 시험하였고, 공대지 유도폭탄의 LAR 도출에 적용 가능함을 확인하였다.
투하 가능 영역(LAR)는 공대지 유도 폭탄을 장착한 항공기가 표적을 성공적으로 타격하기 위하여 진입하는 영역을 말한다. LAR는 항공기 투하 조건, 표적 착탄 조건, 대기 환경 조건을 고려하여야 한다. 본 논문에서는 투하, 착탄, 환경 조건 등의 입력 조건을 변화시켜 많은 시뮬레이션을 통해 데이터베이스를 구축하여 LAR 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘을 시뮬레이션 결과를 통해 시험하였고, 공대지 유도폭탄의 LAR 도출에 적용 가능함을 확인하였다.
Launch Acceptability Region(LAR) is a region for an aircraft which carries air-to-ground guided bombs to enter such that it can successfully hit the target. LAR should consider the release condition of an aircraft, impact condition for targets, and environmental condition of atmosphere. In this pape...
Launch Acceptability Region(LAR) is a region for an aircraft which carries air-to-ground guided bombs to enter such that it can successfully hit the target. LAR should consider the release condition of an aircraft, impact condition for targets, and environmental condition of atmosphere. In this paper, LAR algorithm was developed using the database of many simulations which were varied by inputs, such as the release, impact, and environmental conditions. The algorithm was tested through the direct simulation results, and found that it was suitable to apply as LAR for air-to-ground guided bomb.
Launch Acceptability Region(LAR) is a region for an aircraft which carries air-to-ground guided bombs to enter such that it can successfully hit the target. LAR should consider the release condition of an aircraft, impact condition for targets, and environmental condition of atmosphere. In this paper, LAR algorithm was developed using the database of many simulations which were varied by inputs, such as the release, impact, and environmental conditions. The algorithm was tested through the direct simulation results, and found that it was suitable to apply as LAR for air-to-ground guided bomb.
하지만 순항 유도탄이 아닌 공대지 유도폭탄의 경우 상대적으로 바람의 영향이 크고 또한 정밀한 모델을 이용하여 6자유도 시뮬레이션을 수행할 경우 운용중인 항공기에서 실시간으로 투하 가능 영역을 계산하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 바람의 영향성을 고려하고 투하 가능 영역 계산의 실시간성을 확보하기 위하여 미공군과 SAE가 연구하여 도출한 CLARA (Common Launch Acceptability Region Approach) 개념을 적용하여 투하 가능 영역 계산 알고리즘을 개발하였다[1],[3]~[6].
가설 설정
참고문헌 [7]에서는 9개의 구간으로 나누었으나, 본 연구에서는 투하 가능 영역을 15도씩 총 24개의 구간으로 나누어 구현하였다. 또한 본 연구에서는 투하 가능 영역 내의 모든 곳에서는 표적을 타격할 수 있다고 가정하였다. 이 가정에 따라 투하 가능 영역은 주어진 조건에서 각 24개 방향에 대한 유도폭탄의 최대사거리를 연결한 영역으로 나타낼 수 있다.
제안 방법
본 논문에서는 위 CLARA 개념 중에서 시뮬레이션 조건 생성, 데이터베이스 구축 및 투하 가능 영역 계산 함수 생성 부분을 이용하여 공대지 유도폭탄의 투하 가능 영역 계산 알고리즘을 개발하고 이를 시뮬레이션을 통해 검증한 결과를 나타내었다. ;
이론/모형
본 논문에서는 CLARA 개념의 적용 가능성을 연구하기 위하여, 실험계획법을 통해 조건을 생성하기 보다는 위에서 서술한대로 모든 입력조건을 일정한 간격으로 나누어 계산을 수행하는 완전배치법(Full Factorial Design)을 이용하였다. 이에 따라 투하고도, 투하 속도, 바람 속도 및 바람방향을 입력조건으로 하는 전체 3645개의 시뮬레이션 조건을 생성하였다.
는 입력조건의 벡터를 나타낸다. 위의 수식과 같은 회귀모델을 선정하는 방법은 참고문헌 [3],[7-9] 등과 더불어 아주 많은 방법이 존재하나, 본 논문에서는 최소자승법(Least Square Method)을 이용하여 각 방향별 총 24개 함수의 계수들을 구하였다. 이렇게 구해진 각 함수마다 F-검정을 이용한 후방소거법을 통하여 최적의 회귀 모델을 산출하였다.
따라서 F-검정 값이 유의수준에 따른 임계값인 Fc보다 작은 경우 일부 계수는 유의하지 않다는 것을 의미한다 [10]. 본 연구에서는 F-검정을 통한 후방소거법을 이용하여 최적의 회귀모델을 구하였다. ;
성능/효과
본 논문에서는 CLARA 개념을 적용하여 공대지 유도폭탄의 투하 가능 영역 계산 알고리즘을 개발하고 그 결과를 시뮬레이션을 이용하여 검증하였다. 검증을 통해 개발한 투하 가능 영역 계산 알고리즘이 적절한 결과를 나타냄을 확인할 수 있었다. 향후 이 표준화된 프로세스를 이용하여 일반적인 공대지 유도폭탄의 투하 가능 영역을 계산하는데 적용할 수 있을 것으로 판단한다.
후속연구
검증을 통해 개발한 투하 가능 영역 계산 알고리즘이 적절한 결과를 나타냄을 확인할 수 있었다. 향후 이 표준화된 프로세스를 이용하여 일반적인 공대지 유도폭탄의 투하 가능 영역을 계산하는데 적용할 수 있을 것으로 판단한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
투하 가능 영역을 결정하는 요소는 무엇인가?
공대지 유도폭탄을 운용하기 위해서는 특정한 표적을 타격할 수 있는 영역인 투하 가능 영역 (LAR : Launch Acceptability Region)이 실시간으로 계산 되어 조종사가 볼 수 있는 화면에 도시되고, 조종사는 항공기를 투하 가능 영역으로 진입하도록 조종한 이후 무장을 투하하게 된다. 이 투하 가능 영역은 항공기 투하조건, 표적을 타격하기 위한 탄착조건 및 유도폭탄이 비행하는 대기의 환경조건 등에 의해 결정된다. 위에 설명한 LAR의 개념도는 아래 그림처럼 나타낼 수 있다.
투하 가능 영역이란 무엇인가?
투하 가능 영역(LAR)는 공대지 유도 폭탄을 장착한 항공기가 표적을 성공적으로 타격하기 위하여 진입하는 영역을 말한다. LAR는 항공기 투하 조건, 표적 착탄 조건, 대기 환경 조건을 고려하여야 한다.
순항 유도탄의 투하 가능 영역을 계산을 계산하기 위해 시뮬레이션에 적용한 입력조건은 무엇이 있는가?
공대지 미사일의 투하 가능 영역을 실시간으로 계산하는 알고리즘에 대한 연구가 수행되었다[2]. 위 연구에서는 기존의 추력이 있는 공대지 순항 유도탄을 기준으로 알고리즘을 구현하여 입력조건으로 투하속도, 비행경로각, 투하 고도를 산출하였다. 이 입력조건을 바탕으로 실시간으로 Pseudo 6자 유도 시뮬레이션을 통하여 9개의 최대사거리를 계산하고 이를 연결하는 방법으로 순항 유도탄의 투하 가능 영역을 계산하였다.
참고문헌 (10)
Common Launch Acceptability Region Approach(CLARA) Rationale Document, SAE AIR5712 Rev. A, 2012. 8.
Sang-Sup Park, Ju-Hyeon Hong, Chang-Kyung Ryoo, "Computataion Algorithm for Launch Acceptability Region of Air-to-Surface Missiles", Journal of Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol 43, No 10, Oct. 2015, pp.910-919.
Clark, D., Faust, A., and Jones, A., "Common Launch Acceptability Region Task Group", SAE Technical Paper Series 2001-01-2953
Common Launch Acceptability Region Approach Requirements Document(CLARA RD), SAE AIR5566 Rev. A, 2012. 8.
Common Launch Acceptability Region Approach Interface Control Document(CLARA ICD), SAE AIR5682 Rev. A, 2012. 8.
Common Launch Acceptability Region (CLAR) Truth Data Generator Interface Control Document(ICD) for the CLAR Approach (CLARA), SAE AIR5788 Rev. A, 2012. 8.
Kun Su Yoon, Jae Hyun Park, In Gyu Kim, Kwang Su Ryu, "New Modeling Algorithm for Improving Accuracy of Weapon Launch Acceptability Region", DASC, 2010 IEEE/AIAA 29th, pp. 6.D.4.1-6.D.4-6, 2010.
Sang-Jin Kim, Heung-Chul You and Seung-Ho Bae, "Optimal Basis Function Selection for Response Surface Model Using Genetic Algorithm", Journal of Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol 41, No 1, 2013, pp. 48-53.
Kyung-Jin Hong, Kwang-Ki Jeon, Young-Suk Cho, Dong-Hoon Choi and Se-Jung Lee, "A Study on the Construction of Response Surface for Design Optimization", Journal of Korean Society of Mechanical Engineers, Vol 24, No 6, 2000, pp.1408-1418.
R. Carter Hill, William E. Griffiths, Guay C. Lim, Principles of ECONOMETRICS, 3rd Ed., John Wiley & Sons Inc., 2007.
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