시뮬레이션을 활용한 효율적인 하푼 유도탄 정비인력 운영 연구

최영재(Youngjae Choi),마정목(Jungmok Ma) 한국시뮬레이션학회 2021 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.30 No.1

일반적으로 유도탄 정비의 핵심적인 군수지원요소는 수리부속 재고수량과 정비 소요시간이며, 본 연구는 정비 소요시간과 가동률 간의 상관관계 영향을 분석하였다. 본 연구의 목적은 하푼 유도탄 정비인력 기술수준을 고려하여 정비팀을 분류하고 정비 소요시간 변화에 따라 유도탄 가동률에 미치는 영향을 분석하여 정량적인 분석 결과를 제시하는 것이다. 먼저, 하푼 유도탄에 대한 정비데이터와 정비 소요시간을 측정한 데이터를 바탕으로 실제 유도탄 정비절차와 유사한 시뮬레이션 모델을 구성하고 결과값을 분석하였다. 정비인력 기술수준을 고려하여 정비팀을 구성하였을 때, 전문성이 높은 팀일수록 정비 소요시간이 단축되었으며 가동률에 미치는 영향이 크다는 것을 시뮬레이션 결과값을 통해 확인할 수 있었다. 이러한 정량적 분석결과값은 유도탄 정비인력 구성 및 운영방안에 대한 정책결정에 기여할 수 있을 것이다. The maintenance of the guided missiles typically requires the efficient management of spare parts and maintenance time. This study analyzed the impact of the maintenance time on operational availability. This study classifies the maintenance team with consideration of the skill level of the Harpoon guided missile maintenance and the goal is to analyze the impact on the operational availability with the skill levels quantitatively. Based on the real maintenance data of Harpoon guided missiles, a simulation model is constructed and analyzed. The analysis of the simulation result shows the trade-off between the maintenance time and operational availability. It is expected that the simulation model can help the maintenance policies of guided missiles.

정밀유도탄의 발달

문장렬(Moon, Jang-nyeol),문권(Moon, Kwon) 국방부 군사편찬연구소 2013 군사 Vol.- No.86

This paper reviews the history of development of precision guided munitions(PGMs) since the end of the World War I. We classify the PGMs into four categories; guided bombs, cruise missiles, ballistic missiles, and cannon-launched guided projectiles. For each category, the precision, the guidance system, the destruction power, and unit price are reviewed, with the factors of analysis being appropriately quantified. The review primarily focuses on the precision and the guidance mechanism of the PGMs which comprises their essential and defining characteristics. The review covers the time period from 1918 to 2010 and analyzes the PGMs mainly developed by the United States. Precision is estimated by the circular error probable (CEP) and the destructiveness by the weight or the yield of the explosive payload. The unit prices are presented through a conversion into current values. The overall trends are identified as following: First, the PGMs used solely the conventional explosives in the initial development stage but always tended to be combined with the nuclear warhead in the later stages. Second, the improvement in the precision was accelerated by immediately adopting the state-of-the-art technologies in such areas as mechanical, electronic, communication, and optical engineering. Third, the unit prices of the PGMs show a general decrease except for the ballistic missiles. Fourth, the destructive power of PGMs has been reinforced as the precision has improved, which means a great increase of the operational efficiency of the weapons. Fifth, the cruise missiles underwent a stalemate of development in 1960s overweighed by the strategic importance of the ballistic missiles but have been regaining the momentum as the modernization ofthe new operational concepts and technologies develop, especially in the post-Cold War era.

국외구매 대함유도탄의 운용 플랫폼에 따른 검사 주기 분석

허장완 항공우주시스템공학회 2021 항공우주시스템공학회지 Vol.15 No.1

The South Korean Navy has operated Harpoon guided missiles through step-by-step acquisition after adopting them for the first time in 1978. As Harpoon guided missiles have been operated for a long time, it is necessary to make an active follow-up logistics support to guarantee their performance. Inspection of guided missiles is a basic activity to check the status of missiles. This study was conducted to check if the existing inspection interval of Harpoon guided missiles that have been operated for a long time was appropriate. Regarding research methods, based on the Navy’s field operation materials, this study analyzed and presented inspection interval by section according to the period of operation, utilizing the Martinez’s theory and a non-parametric MCF technique. 한국해군은 1978년에 하푼 유도탄을 최초 도입 후 단계적인 획득을 통하여 현재까지 운용하고 있다. 하푼 유도탄을 장기 운용함에 따라 성능보장을 위한 적극적인 후속 군수지원이 필요하며, 유도탄 검사는 유도탄 상태를 확인하기 위한 기본 활동이다. 본 연구는 장기간 운용 중인 하푼 유도탄의 기존 검사 주기가 적절한지 확인하기 위하여 수행되었으며, 연구 방법은 해군의 야전운용자료를 바탕으로 Martinez 이론과 비모수적 MCF 기법을 활용하여 운용 기간에 따른 구간별 검사주기를 분석하여 제시하였다.

초소형 스마트탄 최근기술 동향분석

이성헌(Seongheon Lee),조한진(Hanjin Cho),조영기(Youngki Cho),방효충(Hyochoong Bang) 한국항공우주학회 2015 韓國航空宇宙學會誌 Vol.43 No.3

초소형 스마트탄은 탄도를 수정하여 손쉽게 목표물을 타격할 수 있도록 고안된 개인 휴대용 유도미사일이다. 초소형 스마트탄은 유도미사일에 준하는 기능을 수행하는데 반하여 그 크기가 일반 병사들이 쉽게 휴대할 수 있도록 축소됨으로써 아군의 전력과 생존율을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다. 본 논문에서는 초소형 스마트탄의 탄도수정을 위해 사용된 구동장치를 중심으로 해외에서 선행된 기술개발 사례와 특허들을 수집해 보았다. 이를 바탕으로 초소형 스마트탄의 개발을 위한 소요기술들을 분석해 보고, 추후 개념설계를 위한 초석을 마련하였다. Miniature smart-bullet is a human-carrying guided missile designed to hit a target easily while having a miniature size. Contrary to the normal missiles, miniature smart-bullet is highly expected to enhance the military strength and survival rate of troops by its compact size readily carriable to a single soldier. In this paper, previously developed techniques, activities and patents of miniature smart-bullet, particularly its structural shape and actuators are surveyed. Furthermore, analysis of required techniques to develop a miniature smart-bullet are also discussed for upcoming conceptual design.

FMS를 이용한 대전차 유도탄의 각속도 계산식 검증

박어진(Eojin Park),김완식(Wan Shik Kim),박찬국(Chan Gook Park) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.10

본 논문에서는 제한된 센서 조건에서 유도탄 동체의 각속도를 계산하는 법을 보이고 Flight Motion Simulator(FMS)를 이용한 각속도 계산식 검증을 다룬다. 일반적으로 유도탄 동체의 각속도는 동체에 탑재하는 각속도 자이로를 이용하여 측정하지만, 유도탄 동체에 탑재하는 관성 센서 중에 피치와 요 각속도 자이로가 없는 제한된 센서 조건을 가정한다. 이와 같은 제한된 센서 조건에서 김블 탐색기 자이로, 동체의 롤 각속도 자이로, 김블의 자세 측정값 및 자세 변화율을 이용하여 유도탄 동체의 각속도를 계산할 수 있음을 보인다. 제안한 각속도 계산식을 검증하기 위하여 FMS를 이용한 실험을 수행하였다. This paper focuses on the calculation of the missile angular velocity under the reduced sensor condition and its verification using the Flight Motion Simulator(FMS). The missile angular velocity is usually measured by the body gyroscopes, but we assume that the inertial sensors on the missile body are in the absence of pitch and yaw gyroscopes. Under this reduced sensor condition, this paper shows the missile angular velocity can be calculated by using the gimbal seeker gyroscope, the roll body gyroscope, the gimbal angle and its rate. The FMS experiment was carried out to verify the proposed algorithm.

파라미터 불확실성을 고려한 적응 슬라이딩 모드 제어기법 기반 유도탄 조종루프 설계

이용우,김유단,문관영,전병을 한국항공우주학회 2014 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.11

대부분의 추진-활공 방식 유도탄은 발사 시점부터 커다란 속도 변화가 발생한다. 이에 따라 공력 특성이 급격히 변화하고, 외란에 의해 다양한 파라미터 불확실성이 발생할 수 있는데, 이러한 요소들로 인한 유도탄 조종성능 저하를 줄이기 위해서는 조종루프를 설계하는 과정에서 이들을 적극적으로 고려해야한다. 본 연구에서는 속도변화 구간이 존재하는 추진-활공 방식 Skid-to-turn (STT) 유도탄의 롤-피치-요 통합 조종루프를 설계하였다. 비선형 제어기법으로 상태변수 불확실성에 강건하다고 알려진 슬라이딩 모드 기법을 사용하였고, 모델링 오차 및 공력특성 변화, 외란에 의한 불확실성을 고려하기 위하여 르야프노프 기반 적응규칙을 설계하였다. 제안된 조종루프의 성능을 검토하기 위하여 수치 시뮬레이션을 수행하였다. Guided missiles are generally operated in wide operating range accompanied by variations in aerodynamic characteristics and parameter uncertainties. Since the effects may affect the control performance of the autopilot, they should be considered in the design process of autopilot. In this study, a roll-pitch-yaw integrated autopilot is designed for a velocity-varying missile incorporating boosting and gliding phase. The sliding mode control scheme, which is robust with respect to parameter uncertainties, is applied. A two-loop structure is considered to deal with the non-minimum phase phenomena of the fin-controlled missile. In addition, Lyapunov method based adaptation rule is proposed to estimate the parameter uncertainties. Numerical simulation is performed to demonstrate the performance of the proposed controller.

단거리 지대지 전술 유도탄 종말 속도 최대화 궤적 연구

김혜성,박상혁,유창경 한국항공우주학회 2013 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.11

지대지 유도탄으로 하여금 다양한 임무를 수행하도록 하려면 임무에 따라 궤적을 성형하여야 한다. 경로점으로 유도탄의 비행 단계를 구분하고, 각 단계마다 다른 유도 기법을 사용함으로써 임무에 따라 궤적을 성형할 수 있다. 본 논문에서는 유도 계획이 정해진 유도탄에 대하여 종말에서의 속도를 최대화하는 최적의 경로점을 찾는 것을 수치최적화 문제로 정의하고 수치최적화 문제 정식화와 해결 접근법에 대해 연구한다. For executing variety missions of a surface-to-surface missiles, it is necessary to shape the trajectory according to the missions. Trajectory shaping can be achieved by assigning different guidance law to each flight phase which is separated by waypoints. In this paper, for a given guidance scheme, problem formulation and solution approach of numerical optimization problem to find the best waypoints that maximize terminal speed of missile is investigated.

핀틀이 적용된 DACS 시스템의 밸브 경량화 모델에 관한 연구

고준복,박용수,김성수,이소담,백기봉,하동성,곽재수,서석훈 한국정밀공학회 2019 한국정밀공학회지 Vol.36 No.8

A guided missile is a weapon system used in the interception of a ballistic missile using kinetic energy of a kill vehicle. The DACS (Divert and Attitude Control System) is a quick reaction propulsion system and subsystem of a kill vehicle that provides control over positions of a kill vehicle. The DACS allows for the interception of its target with greater accuracy and reliability. A Kill vehicle needs to move at high speed in a bid to intercept a ballistic missile after detecting a target. Thus, the weight reduction design of DACs system is required. The DACS operates under high temperature and pressure environment. In this study, one-way FSI (Fluid and Structure Interaction) analysis were conducted for various types of weight reduction valve model to validate its robustness. Through this process, we suggest an optimized weight reduction valve model

적층 제조 고려 설계에 기반한 연질 소재 유도탄 보호 덮개 설계 및 제작

김재연,이상명,고민석,안성익,신규태,박재민,이길용,권순조 대한기계학회 2023 大韓機械學會論文集A Vol.47 No.10

Additive manufacturing is advantageous for low-volume production of various products as it is not constrained by the product shape. In the defense industry, additive manufacturing has been applied in various manners to meet the demand for low-volume production of various products. We designed and manufactured a protective cover for a guided missile using additive manufacturing. To achieve this, design requirements, such as size, weight, fixation, protection, surface condition, usability, and environmental conditions, were established through actual users. Based on these requirements, a design was proposed that satisfied the requirements by incorporating additive manufacturing design guidelines and lattice structures. The design was validated through simulation and the prints were tested and verified through various inspections and experiments. The final protective cover had no usability issues after environmental testing.

위치자세제어장치의 핀틀 위치정확도 점검 방안 연구

탁준모 항공우주시스템공학회 2021 항공우주시스템공학회지 Vol.15 No.3

In the study, to minimize the error on guided control of the KV (Kill Vehicle) and to secure the hit-to-kill performance, a position accuracy inspection for the DACS (Divert and Attitude Control System) actuation system was proposed. The accuracy performance of the DACS actuation system is one of the most important factors in the interception of ballistic missiles. In order to validate actuation control accuracy of DACS system, an inspection item was set for position accuracy, and the inspection system was designed for DACS pintle. To measure the absolute position value of the DACS pintle, an external measurement system was developed using laser displacement sensors. The inspection system was designed so that it can be compared with the actuation command in real time. The proposed position accuracy inspection system can be inspected not only in a DACS system but also in missile system level. The position accuracy inspection was performed using the designed inspection system, and analysis of the inspection result. 본 연구에서는 KV의 유도조종오차를 최소화하여 직격요격 성능을 확보하고자 DACS 구동장치에 대한 위치정확도 점검방안을 제안하였다. DACS 구동장치의 정확도 성능은 탄도미사일 요격에 중요한 성능 중 하나이다. DACS 구동장치의 정확도 성능을 검증하기 위해 위치정확도란 점검 항목을 도출하였고, 이에 대한 점검시스템 설계 및 점검절차를 기술하였다. 핀틀 위치정확도 점검시스템은 레이저 변위센서를 이용하여 핀틀의 구동변위를 외부 계측할 수 있도록 구성하였고, 외부 계측한 데이터는 실시간으로 구동명령 및 피드백 데이터와 비교분석할 수 있도록 설계하였다. 본 논문에서 제안하는 위치정확도 점검시스템은 DACS 조립체 뿐만 아니라 유도탄 조립체 단위에서도 점검이 가능하도록 설계하였다. 설계된 점검시스템을 이용하여 핀틀의 위치정확도 점검을 수행하였고, 점검 결과를 분석하였다.