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문제 정의
- 방향축의 경우 정적으로 불안정한 특성을 나타내고 있어 지속적인 안정화 제어가 필요한 것을 알 수 있었다. 방향축 제어를 위해 본 논문에서는 스포일러의 공력특성을 확인하였다. 스포일러 변위각에 따른 조종력의 비선형적인 특성도 강하지 않은 것으로 확인되었으며, 비선형성을 일부 보완하기 위한 방안도 제시하였다.
- 이러한 스포일러의 위치 및 크기와 관련된 설계문제는 본 논문의 범위에서 배제하였다. 본 논문에서는 설계된 스포일러 형상으로 풍동시험을 수행한 결과를 바탕으로, 공력특성 해석 및 제어특성을 살펴봄으로써 기체를 안전하게 제어할 수 있는지를 연구한 것이다.
- 본 논문에서는 수직 미익이 없는 전익기에 대한 풍동시험 결과를 토대로 횡방향축 특성을 설명하였 다. 횡축의 경우 날개 비틀림각이 존재하므로 받음각 에 따라 정적으로 불안정한 경향이 있을 수 있으며, 일반적인 운용 상태에서는 안정한 영역에 존재하는 것을 알 수 있었다.
- 이 와같은 형상은 B-2, X-45, X-47 등과 같은 형상에서 찾아볼 수 있는데, 각각 방향축을 제어하는 방식의 차이는 존재하지만 공통적으로 조종면을 통해 항력을 증가시켜 모멘트를 발생시키는 방식을 사용하고 있다. 본 논문에서는 이러한 방식 중에 방향축을 스포일러 형태의 조종면으로 제어하는 형상을 다루고자 한다. 제어에 사용하는 조종면은 Fig.
- 앞의 설명과 같이 횡/방향축이 정적으로 불안정한 항공기를 안정화시키기 위해서는 비행제어 컴퓨터에 의한 지속적 제어가 필요하다. 본 절에서는 자세 안정화를 위해 고전제어기법(SISO design Method)을 적용하여 제어기를 설계하고, 그 결과를 제시한 것이다. 제어기 설계를 위한 선형화는 정상 운용범위인 AOA 3deg에서 수행하였으며, 횡방향축 자세 제어기를 설계하기 위하여 횡방향축 상태변수(States)를 #, 입력변수(Inputs)를 #이라고 할 때 선형방정식은 아래 식과 같다.
- 방향축 제어를 위해 본 논문에서는 스포일러의 공력특성을 확인하였다. 스포일러 변위각에 따른 조종력의 비선형적인 특성도 강하지 않은 것으로 확인되었으며, 비선형성을 일부 보완하기 위한 방안도 제시하였다. 일반적인 PI 제어기 법으로 스포일러를 이용한 방향축 제어기 설계가 가능함을 확인하였다.
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