김영목
(Defense Agency for Technology and Quality)
,
정상규
(Defense Agency for Technology and Quality)
,
조재포
(Korea Aerospace Industries)
,
최두현
(Kyungpook National University)
한국형 기동헬기(KUH)의 다기능시현기(MFD)는 항공기 운용 중 임무컴퓨터(MC)로부터 영상정보(항법, 비행, 생존, 지형 및 정비 관련 정보)를 입력받아 시현한다. 체계개발 단계에서 식별된 MFD 이상시현(화면 깜박임 현상 등)은 항공기 초도양산 과정에서 DVI 케이블 차폐 성능 개선과 DVI 케이블 장착 경로 변경을 통하여 해소하였다. 항공기 납품 후 1~2년 정도 경과하였을 때 MFD 이상시현이 다시 발생하였고, 파생형헬기 시험평가 과정에서도 식별되었다. 이러한 MFD 이상시현의 해결을 위하여 항공기 체계 단위의 종합 검토를 수행하였고, DVI 케이블의 개선을 통한 설계 개선방안을 도출하였다. 본 논문에서는 MFD 이상시현의 발생원인을 분석하였고, 설계 개선방안 검토과정을 정리하였다. 그리고 설계 개선사항에 대한 타당성을 DVI 케이블 조립체 비교시험, SIL/지상/비행시험 결과를 바탕으로 입증하였다.
한국형 기동헬기(KUH)의 다기능시현기(MFD)는 항공기 운용 중 임무컴퓨터(MC)로부터 영상정보(항법, 비행, 생존, 지형 및 정비 관련 정보)를 입력받아 시현한다. 체계개발 단계에서 식별된 MFD 이상시현(화면 깜박임 현상 등)은 항공기 초도양산 과정에서 DVI 케이블 차폐 성능 개선과 DVI 케이블 장착 경로 변경을 통하여 해소하였다. 항공기 납품 후 1~2년 정도 경과하였을 때 MFD 이상시현이 다시 발생하였고, 파생형헬기 시험평가 과정에서도 식별되었다. 이러한 MFD 이상시현의 해결을 위하여 항공기 체계 단위의 종합 검토를 수행하였고, DVI 케이블의 개선을 통한 설계 개선방안을 도출하였다. 본 논문에서는 MFD 이상시현의 발생원인을 분석하였고, 설계 개선방안 검토과정을 정리하였다. 그리고 설계 개선사항에 대한 타당성을 DVI 케이블 조립체 비교시험, SIL/지상/비행시험 결과를 바탕으로 입증하였다.
Multi-Function Display (MFD) of Korean Utility Helicopter (KUH) displays image information(navigation, flight, topographical and maintenance information) delivered from Mission Computer (MC) during flight operation. The abnormal display of MFD such as flickering phenomenon was identified in the syst...
Multi-Function Display (MFD) of Korean Utility Helicopter (KUH) displays image information(navigation, flight, topographical and maintenance information) delivered from Mission Computer (MC) during flight operation. The abnormal display of MFD such as flickering phenomenon was identified in the system development. It was solved by improving the shielding performance of the DVI cable and changing the DVI cable installation path at the first mass production. However, it was occurred again when the aircraft was operated for one or two years after delivery. It was also identified in the evaluation process of the derivative helicopters. Therefore, a comprehensive review of the aircraft system level has been performed to solve the problem of MFD malfunction at first and then a design improvement plan was derived by improving the DVI cable. In this paper, the causes of MFD anomalies are analyzed and also the process of design improvement are summarized. The validity of the improvement has been verified through the DVI cable assembly comparison test, SIL/ground/flight test.
Multi-Function Display (MFD) of Korean Utility Helicopter (KUH) displays image information(navigation, flight, topographical and maintenance information) delivered from Mission Computer (MC) during flight operation. The abnormal display of MFD such as flickering phenomenon was identified in the system development. It was solved by improving the shielding performance of the DVI cable and changing the DVI cable installation path at the first mass production. However, it was occurred again when the aircraft was operated for one or two years after delivery. It was also identified in the evaluation process of the derivative helicopters. Therefore, a comprehensive review of the aircraft system level has been performed to solve the problem of MFD malfunction at first and then a design improvement plan was derived by improving the DVI cable. In this paper, the causes of MFD anomalies are analyzed and also the process of design improvement are summarized. The validity of the improvement has been verified through the DVI cable assembly comparison test, SIL/ground/flight test.
본론에서는 MFD 이상시현의 발생원인을 분석하였고, 항공기 체계 단위의 종합 검토를 통하여 도출한 최적 설계 개선방안을 정리하였다. 최적 설계 개선방안을 적용하고 수행한 단계 별 시험 결과(DVI 케이블 조립체 비교시험, SIL/지상/비행시험)를 함께 제시하여 타당성을 입증하였다.
제안 방법
본 논문에서는 KUH 운용 과정에서 발생한 MFD 이상시현(Flickering, 점멸 현상)에 대해서 정리하고, 발생원인을 분석하였다. MFD 이상시현의 근본적인 해결을 위하여 수행한 항공기 체계 단위 종합 검토결과와 최적 설계 개선방안 도출 과정을 정리하였다. 또한, 설계 개선방안에 대한 검증결과(DVI 케이블 조립체 단위 전기적 성능시험, SIL/지상/비행시험)를 함께 제시하여 타당성을 입증하였다.
KUH MFD 화면에 시현되는 정보(항법, 비행, 생존, 지형 및 정비 관련 정보)는 조종사가 임무를 수행하는 과정에서 필수적인 사항으로, MFD 화면의 안정적인 영상품질 확보는 비행 안전에 중요한 요소이다. 본 논문에서는 KUH 운용 과정에서 발생한 MFD 이상시현(Flickering, 점멸 현상)에 대해서 정리하고, 발생원인을 분석하였다. MFD 이상시현의 근본적인 해결을 위하여 수행한 항공기 체계 단위 종합 검토결과와 최적 설계 개선방안 도출 과정을 정리하였다.
대상 데이터
DVI 케이블 조립체 관련 성능 비교시험 항목은 DVI 규격을 바탕으로 선정하였다[9]. 본 시험은 DVI 케이블 조립체 중 가장 길이가 긴 DVI 케이블(3.22(m))을 대상으로 Impedance 등 5가지 항목에 대하여 수행하였다. 각 시험항목에 대한 설명은 Table 5에 정리하였다.
성능/효과
MFD 이상시현의 근본적인 해결을 위하여 수행한 항공기 체계 단위 종합 검토결과와 최적 설계 개선방안 도출 과정을 정리하였다. 또한, 설계 개선방안에 대한 검증결과(DVI 케이블 조립체 단위 전기적 성능시험, SIL/지상/비행시험)를 함께 제시하여 타당성을 입증하였다. 본 논문에서 제시한 최적설계 개선방안의 적용을 통하여, MFD 이상시현의 해소와 항공기 체계의 비행 안전성 향상이 가능할 것으로 판단된다.
또한, 설계 개선방안에 대한 검증결과(DVI 케이블 조립체 단위 전기적 성능시험, SIL/지상/비행시험)를 함께 제시하여 타당성을 입증하였다. 본 논문에서 제시한 최적설계 개선방안의 적용을 통하여, MFD 이상시현의 해소와 항공기 체계의 비행 안전성 향상이 가능할 것으로 판단된다. 그리고 최적 설계 개선방안의 적용을 통하여 항공기 Retrofit에 소요되는 시간과 비용을 최소화함으로써, 운용부대의 항공기 가동률 향상과 비용 절감에도 크게 기여할 것으로 기대된다.
후속연구
본 논문에서 제시한 최적설계 개선방안의 적용을 통하여, MFD 이상시현의 해소와 항공기 체계의 비행 안전성 향상이 가능할 것으로 판단된다. 그리고 최적 설계 개선방안의 적용을 통하여 항공기 Retrofit에 소요되는 시간과 비용을 최소화함으로써, 운용부대의 항공기 가동률 향상과 비용 절감에도 크게 기여할 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
MFD 이상시현(MFD 화면 깜박임, 화면 상 줄생김, 점 발생)의 공통적인 발생 원인은?
MFD 이상시현(MFD 화면 깜박임, 화면 상 줄생김, 점 발생)의 공통적인 발생 원인으로 구성품 및 부품의 개별 오차 누적 및 이에 따른 부품 특성 변화, 기존 군용 DVI 케이블 끝단의 shield 끝단 연결 또는 접촉 불량으로 인한 DVI 신호 손실 및 왜곡을 확인하였다. MFD 이상시현 원인 분석 결과를 바탕으로 설계 개선방안을 3가지로 검토하였다.
MFD 이상시현 원인 분석 결과를 바탕으로 설계 개선방안 3가지를 설명하시오
첫째, MC 및 MFD에 연결되는 커넥터를 고속 데이터 전송용 커넥터로 변경하고, DVI 케이블을 기존 제품보다 전기적, 물리적 특성이 우수한 개선품으로 변경하는 방안이다. 그러나 이러한 설계개선을 통하여 Impedance mismatch와 Crosstalk을 해소하고, MFD 이상시현을 근본적으로 해결할 수 있을 것으로 판단하였다. 본 설계개선을 적용하기 위해서는 KUH MC 및 MFD의 커넥터, MC(전면판)/MFD(후면판), MC/MFD 내부 모듈, 전용 시험장비(성능시험/EMI 시험용 케이 블)의 형상 변경이 필요하였다. 그리고 구성품 개조 개발에 따른 검증에 많은 시간과 비용이 소요되는 단점을 함께 식별하였다.
둘째, MC와 MFD 간의 신호 전송방식을 DVI 에서 광섬유(Optic Fiber) 방식으로 변경하고, 광섬유 전용 커넥터와 광섬유 케이블을 적용하는 방안이다. 광섬유 형태로 신호를 전송할 경우, 기존 방식에 비하여 고속 데이터의 전송에는 유리할 것으로 판단하였다. 광섬유 방식의 설계 개선 방안도 KUH 임무/시현계통 구성품의 개조 개발과 성능시험장비의 변경이 요구되며, 개선 과정에 많은 시간과 비용이 소요됨을 파악하였다. 또한, 신규 전송 방식의 적용에 따른 위험성도 함께 고려할 사항으로 판단하였다.
셋째, MC와 MFD를 연결하는 DVI 케이블을 기존 제품보다 전기적, 물리적 특성이 우수한 개선품으로 적용하는 방안이다. 이 방안은 설계개선 1안에 비해서 MFD 이상시현의 근본적인 해소가 제한되는 측면이 있다. 그러나 본 개선방안은 군용 커넥터의 한계(고속 전송 신호에 부적 합) 때문에 발생할 수 있는 문제점을 개선 DVI 케이블의 우수한 전기적/물리적 특성으로 보완할수 있을 것으로 판단하였다. 그리고 구성품(MC, MFD)의 개조 개발이 불필요하여 시간과 비용을 절약할 수 있는 장점이 있었다. Table 3에 기존 DVI 케이블과 개선 DVI 케이블의 전기적, 물리적 특성을 비교하여 정리하였다[6,7].
MFD 이상시현 설계 개선방안(개선 DVI 케이블 적용)의 성능을 검증하기 위해 적용된 방법은?
MFD 이상시현 설계 개선방안(개선 DVI 케이블 적용)의 성능을 검증하기 위하여 DVI 케이블 조립체 단위의 비교시험, SIL/지상기능/비행시험을 수행하였다. 먼저, 기존 및 개선 DVI 케이블과 군용 커넥터(MIL-DTL-38999)를 활용하여 항공기 체계 장착형상과 동일한 DVI 케이블 조립체 시제품을 제작하였다.
참고문헌 (9)
88KHZM7146, "Operational Manual for KUH MEP", Agency for Defense Development, Sep. 2012.
Kim, S. W., Go, E. K., and Lee, B. H., "Design to Integrated Display and Caution Function for KHP", Journal of the Korean Society for Aeronautical and Space Science, Vol. 45, No.6, Jun. 2017, pp. 481-489.
MIL-HDBK-83575, "General handbook for space vehicle wiring harness design and testing", Department of Defense, Jun. 1998.
SAE-AS-50881, "Wiring Aerospace Vehicle", Society of Automotive Engineers Aerospace Standard, May. 2015.
Kim, Y. M., Chang, J. J., Jun, B. K., Kim, C. Y., and Kim, T. H., "A Study on Improvement about abnormal display of Multi Function Display for KUH", Journal of the Korean Society for Aeronautical and Space Science, Vol. 42, No.4, Apr. 2014, pp. 344-350.
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