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고정익 항공기의 비행역학 모델 충실도 테스트를 위한 소프트웨어 개발
Development of Software for Fidelity Test of Flight Dynamic Model on Fixed Wing Aircraft 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.48 no.8, 2020년, pp.631 - 640  

백승재 (School of Mechanical and Aerospace Eng. Gyeongsang National University) ,  강문혜 (Dept. of Aerospace and Software Eng. Gyeongsang National University) ,  최성환 (BrainsLab Co.,Ltd) ,  김병수 (Dept. of Aerospace and Software Eng. Gyeongsang National University) ,  문용호 (Dept. of Aerospace and Software Eng. Gyeongsang National University)

초록
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현재 항공기 시뮬레이터는 실제 항공기를 이용한 조종사 훈련에 비해 경제적, 시간적 및 공간적 비용 측면에서 상당한 이점을 가지고 있어서 많은 관심을 받고 있다. 항공기 시뮬레이터의 구성 요소 중 비행역학 모델은 실제 항공기의 비행을 모의하는데 중요한 역할을 한다. 따라서 자동화된 도구를 사용하여 비행역학 모델의 충실도를 검증하는 것은 중요한 의미를 지닌다. 본 논문에서는 항공기 시뮬레이터의 효율적인 개발을 위하여 비행역학 모델의 충실도를 자동 검증하는 소프트웨어를 개발한다. 충실도 검증 프로세스로부터 도출된 요구사항에 대하여 소프트웨어 구조 및 GUI를 설계한 다음 Window 기반 환경에서 C# 언어를 이용하여 소프트웨어를 구현한다. CTSW 기종에 대한 실험 결과는 개발된 소프트웨어가 기능 및 성능, 그리고 사용자 편의성 측면에서 효과적임을 보여준다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Currently, aircraft simulator has drawn a great attention because it has significant advantages of economic, temporal, and spatial costs compared with pilot training with real aircraft. Among the components of the aircraft simulator, flight dynamic model plays a key role in simulating the flight of ...

주제어

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 AC 120-40C와 CFR Part60 규정에 기반하여 검증절차를 수립하고 소프트웨어 개발에 필요한 핵심 요구사항들을 정의하고, 고정익 항공기의 비행역학 모델에 대한 충실도를 자동 검증하는 소프트웨어를 개발하였다. 그리고 이를 바탕으로 소프트웨어 구조 및 GUI를 설계하고, C#언어를 이용하여 소프트웨어를 구현하였다.
  • 그리고 이를 바탕으로 소프트웨어 구조 및 사용자 인터페이스 (GUI, Graphic User Interface)를 설계하고, Window 기반 환경에서 C#언어를 이용하여 소프트웨어를 구현한다. 본 논문에서는 CTSW 기종으로부터 얻어진 실제 비행데이터와 JSBSIM 기반으로 개발된 비행역학 모델[7-9]에서 생성된 시뮬레이션 데이터를 이용하여 소프트웨어의 기능 및 성능을 확인한다.
  • 본 논문에서는 CTSW 항공기에 대한 비행역학 모델에 대하여 개발한 자동 검증 소프트웨어의 기능 및 성능에 대한 평가를 수행하였다. 실험에 사용된 비행역학 모델[7-9]은 항공우주 비행체의 비행역학을 모델링 하는데 사용되는 JSBSIM[12]에 기반하여 개발되었으며 앞에서 설명한 Script File에 의해 구동된다.
  • 비행역학 모델의 충실도를 자동 검증하는 소프트 웨어를 개발하기 위해서는 기본적으로 소프트웨어에 서 수행되어야 하는 시험 관련 기능들과 소프트웨어 의 효율적인 활용을 위한 부가기능들이 결정되어야 한다. 본 논문에서는 Fig. 2의 테스트 프로세스를 바 탕으로 아래의 요구사항들을 도출하고 이를 만족하 는 소프트웨어를 개발하고자 한다.
  • 본 논문에서는 Title 14 CFR Part 60과 AC 120- 40C 규정을 통합한 QTG 및 확인시험 절차를 기반으로 정의된 충실도 테스트 항목과 판정 기준[10,11]을 이용하여 비행역학 모델의 충실도를 자동 검증하는 소프트웨어를 개발하고자 한다. QTG는 Title 14 CFRPart 60과 AC 120-40C 규정의 검증 항목 중 성능과 비행성에 해당하는 택시(Taxi), 이륙(Take off), 엔진 (Engines), 동적 조종 시험(Dynamic Control Test), 종축 조종 시험(Longitudinal Control Tests) 등의 평가항목을 포함한다.
  • 본 논문에서는 고정익 항공기의 비행역학 모델에 대한 충실도를 자동 검증하는 소프트웨어를 개발한다. 먼저, AC 120-40C와 CFR Part60 규정에 명시된 성능 과 비행성으로부터 지정검사교본(Qualification Test Guide, QTG)에 따른 검증 절차를 수립하고 소프트웨어 개발에 필요한 요구사항을 정의한다.
  • 한편 시뮬레이션 데이터의 효율적인 자동 획득 기능을 검증하기 위해서 실제 비행데이터에 기반하여 생성된 스크립트 파일과 이를 이용 한 비행역할 모델이 정상적으로 구동되는지 확인하는 것이 필요하다. 이에 본 논문에서는 본 소프트웨어로 입력되는 실제 비행데이터, FM모듈에서 생성된 스크립트 파일, SS모듈에 의하여 구동된 비행역학 모델에서 출력되는 시뮬레이션 데이터간의 비교를 수행하였다. Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 실험에서 비행역학 모델의 충실도를 자동 검증하는 소프트웨어를 위해 이용되는 것은 무엇인가? 본 논문에서는 Title 14 CFR Part 60과 AC 120- 40C 규정을 통합한 QTG 및 확인시험 절차를 기반으로 정의된 충실도 테스트 항목과 판정 기준[10,11]을 이용하여 비행역학 모델의 충실도를 자동 검증하는 소프트웨어를 개발하고자 한다. QTG는 Title 14 CFRPart 60과 AC 120-40C 규정의 검증 항목 중 성능과 비행성에 해당하는 택시(Taxi), 이륙(Take off), 엔진 (Engines), 동적 조종 시험(Dynamic Control Test), 종축 조종 시험(Longitudinal Control Tests) 등의 평가항목을 포함한다.
항공기 시뮬레이터의 평가를 위한 시험 2가지는 어떻게 분류되는가? 항공기 시뮬레이터의 평가를 위한 시험은 정량적 시험인 확인 시험(Validation Test)과 정성적 시험인 기능 및 주관적 시험(Functions and Subjective Test)으로 분류할 수 있다[5]. 비행역학 모델의 충실도를 객관적으로 검증하는 확인 시험은 Fig.
본 논문에서 개발하려는 소프트웨어의 요구사항은 무엇인가? ⦁ 시뮬레이션 데이터의 효율적인 자동 획득 ⦁ 편리한 전처리를 위한 비행데이터 시각화 ⦁ 다양한 평가 항목들에 대한 자동 검증 수행 ⦁ 효과적인 분석을 위한 검증 결과의 차트 도시 ⦁ 사용자 편의성을 고려한 GUI 제공 ⦁ 확장성을 고려한 모듈화된 소프트웨어 구조
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참고문헌 (12)

  1. https://www.law.cornell.edu/cfr/text/14/part-60 

  2. https://www.faa.gov/about/initiatives/nsp/ac/ 

  3. Oh, H. J., Jo, S. B., Choi, K. Y., Roh, E. J. and Kang, B. R. "Automatic Processing Techniques of Rotorcraft Flight Data Using Data Mining" Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 46, No. 10, 2018, pp. 823-832. 

  4. Park, J. S., Oh, H. J., Choi, K. Y. and Lee, H. T., "The Research to Verify Reliability of an Aircraft Model for the Next Generation System Simulator by using BADA," Proceeding of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences Fall Conference, November 2014, pp. 1735-1738. 

  5. Jeon, D. K., Jun, H. S., Choi, H. S. and Choi, Y. K., "Development of FAA AC120-63 Level C Flight Simulation Model for KA-32T" Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 37, No. 4, 2009, pp. 406-412. 

  6. Santhanam, U., "Automation Software Module Testing for FAA Certification," Proceeding of ACM SIGAda Ada Letters, Vol. XXI, No. 4, 2001, pp. 31-38. 

  7. Choi, S. H., "A Study of Development For Various Simulator based on Single Platform," Proceeding of The Korea Society for Aviation and Aeronautics Fall Conference, May 2016, pp. 5-8. 

  8. Test Report No. TN19030-05-001, KARI, 2019. 5 

  9. Kim, S. W., Kang, H. H., Bae, K. W., Lee, D. W. and Kim, B. S., "Study on the Tuning of Simulator Flight Model for Light Sport Aircraft," Proceeding of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences Fall Conference, November 2018, pp. 913-914. 

  10. Kim, S. W., "Study on Verification of Simulator Flight Model for Small Airplane Through Flight Test," un published master graduate school dissertation, Department of Aerospace Engineering Graduate School, Gyeongsang National University, Jinju, 2018. 

  11. Beak, S. J., "Development of Software for Automatic Verification of Flight Dynamic Model," un published master graduate school dissertation, Department of Aerospace Engineering Graduate School, Gyeongsang National University, Jinju, 2019. 

  12. http://jsbsim.sourceforge.net/ 

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