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조종날개가 장착된 탄도수정탄의 자이로안정성 및 항력 특성 연구
Gyroscopic Stability and Drag Characteristics Study of Canard-Installed Course Correction Munition 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.20 no.3, 2017년, pp.376 - 383  

배주현 (국방과학연구소 제4기술연구본부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper describes the gyroscopic stability and the drag characteristics of the smart munition with a course correction fuze(CCF). A ballistic analysis was conducted to figure out the effect of the canards on the gyroscopic stability of the projectile. The analysis used the commercial ammunition p...

주제어

#탄도수정신관   #조종날개   #회전안정탄  

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

문제 정의

  • 본 논문은 탄도수정탄의 비행안정성과 항력 특성 분석에 관한 것으로, 탄도해석용 상용프로그램인 PRODAS를 이용하여 조종날개 효과를 고려한 탄도수정탄의 자이로안정성을 분석하였다. 탄도수정탄의 자이로안정성은 대부분의 포구 마하수에 대해서 00탄대비 약 1/2 수준으로 떨어지는 경향성을 보여주었다.
  • 시험 중 3축의 힘과 모멘트를 동시에 측정하였으며, 주요 시험조건을 선정하여 풍동 시험의 횟수를 최소화하였다. 향후 전산유체역학 (Computational Fluid Dynamics, CFD)을 통해 풍동시험 결과와 비교 분석하여 필요한 모든 공력계수를 산출하고자 하였다.

가설 설정

  • - 실질적인 유도비행구간은 탄도의 정점을 지난 이후라고 가정한다.
  • 13은 해당 마하수(m4)에서 받음각이 변화할 때 조종각에 의한 추가 항력의 크기를 나타낸 것이다. 조종각의 방향이 (+)일 때는 받음각이 커질수록 추가되는 항력의 크기 또한 커지며, 조종각의 방향이 (-)일때는 받음각이 커질수록 추가되는 항력의 크기는 작아진다. 이는 조종날개의 조종각과 탄의 받음각에 의해 결정되는 조종날개의 유효 받음각과 관련이 있으며, 유효 받음각이 (+)방향으로 커질수록 조종날개에 의해 추가되는 항력의 크기 또한 커진다.
  • . 탄도수정신관(Course Correction Fuze, CCF)이 조립된 탄약(이하 탄도수정탄)이 기존의 탄약과 차별화되는 점은 유도조종 기능을 가지는 것이다. 이를 위해 탄도수정신관에 조종날개(Canard)가 장착되는데, 이에 따라 조종날개의 효과를 파악하기 위해서는 탄도수정탄의 공력특성에 대한 연구가 필요하다.
  • . 탄은 포구에서의 속도가 가장 빠르고, 탄도의 정점까지 속도가 점차 줄어든다. 이 특징을 감안한다면, 탄의 초기 속도를 충분히 높이는 것이 탄도수정탄의 대부분의 비행궤적에서 자이로안정성을 확보하는데 유리하다고 판단된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
회전안정탄의 특징은 무엇인가? 탄도수정탄은 회전안정탄(Spin-Stabilized Projectiles)이다. 회전안정탄은 일반적으로 초기에 가장 빠른 속도로 비행하며, 이후 탄도의 정점에서 탄의 속도가 최소가 되고, 탄의 받음각이 가장 큰 특징을 갖는다. 이후 이 받음각이 어느 정도 유지되는 상태에서 다시 중력에 의해 탄의 속도가 회복되고, 이 때부터 받음각이 점차 작아지면서 탄의 앞부분이 점점 지면을 향하게 된다.
탄도수정신관이 조립된 탄약의 차별점은 무엇인가? 탄도수정신관은 재래식 탄에 조립하여, 탄착 정확도를 향상시킬 수 있는 장치로서 기존의 탄약을 사용할 수 있다는 점에서 경제적으로 유리하며, 그에 따른 연구가치 또한 이미 검증되어 전 세계적으로 연구가 활발히 진행되고 있다[1~4]. 탄도수정신관(Course Correction Fuze, CCF)이 조립된 탄약(이하 탄도수정탄)이 기존의 탄약과 차별화되는 점은 유도조종 기능을 가지는 것이다. 이를 위해 탄도수정신관에 조종날개(Canard)가 장착되는데, 이에 따라 조종날개의 효과를 파악하기 위해서는 탄도수정탄의 공력특성에 대한 연구가 필요 하다.
탄도시험에서 탄의 속도가 급격히 감소하여 정상적으로 비행하지 못한 이유를 자이로안전성과 연관된다고 판단한 이유는 무엇인가? 자이로안정성을 충족시키지 못하면 탄의 피치와 요운동이 발산하게 되어 탄이 전복되는 현상이 발생할수 있다 [8,9] . 이는 탄이 정상적으로 비행할 수 없는 상황을 의미한다. 따라서 탄도시험에서 탄의 속도가 급격히 감소하여 정상적으로 비행하지 못한 이유는 자이로안정성과 연관성이 있다고 판단된다.
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참고문헌 (12)

  1. Wei-Jen Su et. al., "Aerodynamic Characterization of a Canard Guided Artillery Projectile," AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2007. 

  2. Eric Gagnon et. al., "Course Correction Fuze Concept Analysis for In-Service 155mm Spin-Stabilized Gunnery Projectiles," AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit, 2008. 

  3. Philippe Wernert, "Stability Analysis for Canard Guided Dual-spin Stabilized Projectiles," AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference, 2009. 

  4. Philippe Wernert, "Modelling and Stability Analysis for a Class of 155mm Spin-stabilized Projectiles with Course Correction Fuse(CCF)," AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference, 2011. 

  5. K. P. Kim, et. al., "A Study on Configuration Design of the 2D Course Correction Munition," Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology, Vol. 11, No. 4, pp. 5-12, Aug. 2008. 

  6. J. H. Park et. al., "Aerodynamic Design of a Canard Controlled 2D Course Correction Fuze for Smart Munition," Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 43, No. 3, pp. 187-194, Mar. 2015. 

    원문보기 상세보기 crossref

  7. Y. H. Park et. al., "Aerodynamics Characteristics on a Canard-Controlled Projectile," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 17, No. 1, pp. 42-51, Feb. 2013. 

    원문보기 상세보기 crossref

  8. Robert L. McCoy, "Modern Exterior Ballistics," Schiffer Military History, 1999. 

  9. Donald. E. Carlucci et. al., "Ballistics-Theory and Design of Gun And Ammunition," CRC Press, 1999. 

  10. T. H. Kang, ADDT-2015-0013, Agency of Defense Development, 2015. 

  11. Arrow Tech, "PRODAS V3 Technical Manual". 

  12. J. H. BAE, ADDR-419-131775, Agency of Defense Development, 2013. 

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