비행의 속성과 그의 제어

허기봉(Gi-Bong Hur) 한국항공우주학회 2023 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2023 No.11

무인기용 착륙장치 측력 모델링 및 지상활주 제어기 설계

조성봉(Sung-Bong Cho),안종민(Jong-Min Ahn),허기봉(Gi-Bong Hur) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.12

무인항공기의 자동이착륙을 성공적으로 수행하기 위해서는 자동 지상활주 제어는 반드시 설계되어야 하는 중요한 부분이다. 이러한 지상활주 제어기를 설계하기 위해서는 정확하고 신뢰도 높은 착륙장치 모델은 반드시 필요하다. 본 연구에서는 착륙장치 모델링을 완성하기 위해서 특별히 착륙장치 측력 모델링을 수행하였다. 조향각 명령을 포함한 Cornering Angle을 계산하여 측력을 모델링하였다. 그리고 모델링된 착륙장치 모델을 포함한 비선형 6자유도 시뮬레이션 환경을 이용하여, 항공기의 바람벡터 방향인 Course Angle 오차를 해소하기 위한 전륜 조향(Nose Wheel Steering)과 러더 조향(Rudder Steering)을 동시에 이용하는 자동 지상활주 제어기를 설계하였다. 설계된 지상활주 제어기를 동일하게 적용하여, 착륙장치 모델을 포함한 시뮬레이션 결과와 실제 무인기를 이용한 자동 지상활주 시험 결과를 비교하였고, 이로써 착륙장치 측력 모델링과 지상활주 제어기의 정확성을 입증하였다. This paper describes modeling process to obtain precise landing gear model which is necessary to design a control law for ground auto-taxi, auto take-off/landing of UAV. In this paper, landing gear side force modeling is studied to complete a landing gear model of UAV. Side force modeling is performed by calculating cornering angle including steering angle. And ground directional controller is designed by using nose wheel steering and rudder steering at the same time to control course angle error. Accuracy of landing gear side force modeling and ground directional controller is proved by comparing of auto-taxi test results with simulation results.

무인항공기 비행제어 HILS 시험환경 연구

변진구(Jinku Byun),허기봉(Gi-Bong Hur),이광현(KwangHyun Lee),석진영(Jinyoung Suk) 한국항공우주학회 2016 韓國航空宇宙學會誌 Vol.44 No.4

무인항공기는 자동모드에서는 사전에 계획된 항로점(비행이거나 이/착륙)들을 입력받아 자동으로 비행한다. 무인항공기는 수동모드에서도 유인항공기와 달리 조종사가 비행체에 탑승하지 않고 지상 통제실에서 조종입력을 인가하면 무선 데이터링크를 통하여 조종입력을 전달 받아 비행하게 된다. 데이터 링크는 여러 가지 이유로 통신두절이 될 수 있으며, 이때 무인항공기는 자동으로 비행모드를 수동에서 자동으로 전환하여 비행해야 한다. 그러므로 무인항공기에서 비행조종컴퓨터는 비행안전을 담당하는 매우 중요한 장비로 철저한 검증이 요구된다. 본 논문은 무인항공기의 비행제어컴퓨터가 비행성 요구조건을 만족하고, 다양한 고장이나 비상상황에서도 강건함을 입증할 수 있도록 비행제어 알고리즘의 검증환경인 HILS(Hardware In the Loop Simulation) 시험환경을 개발할 때 고려해야 할 사항들을 연구한 것으로 비행제어 HILS 시험환경의 구성장비들과 기타 고려사항 들을 제시한다. A UAV(Unmanned Aerial Vehicle) flies along pre-programed navigation points(in-flight, take-off, or landing) automatically without pilot input. Even though UAVs fly differently from general piloted aircraft as the pilot controls the aircraft from a ground station through means of a data-link system. Occasionally, the data-link connection can be lost for any number of reasons, in which case, the FLCC(Flight control Computer) must automatically switch to autopilot to continue flying. Hence, the FLCC is a flight-critical component that must be throughly tested and validated. This paper discusses the development of a HILS(Hardware in the Loop Simulation) test environment designed to simulate real flight conditions to verify the FLCC satisfies flying quality requirements and maintains robustness despite any potential malfunctions or emergency situations.

유연 비행체 공력 DB구성연구 및 적용

현재수(Jaesoo, HYUN),송지한(Ji-Han Song),허기봉(Gi-Bong Hur) 한국항공우주학회 2017 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2017 No.11

스포일러를 이용한 무미익 항공기의 횡방향축 제어기설계 및 시험

홍진성(Jin-sung Hong),황선유(Sun-yu Hwang),이광현(Kwang-hyun Lee),허기봉(Gi-bong Hur) 한국항공우주학회 2019 韓國航空宇宙學會誌 Vol.47 No.6

수직미익이 없는 전익기 형상은 낮은 레이더반사면적(RCS) 특성으로 인해 최근 UCAV를 위한 대표적인 형상으로 대두되고 있다. 무미익 전익기 형상은 방향축 관점에서 보면 정적으로 불안정하면서도 이를 효과적으로 제어하기 위한 수직 조종면이 없다는 두 가지 난제를 모두 갖고 있다. 이같은 형상을 제어하기 위해서는 추력 벡터링을 적용하거나 날개의 항력차이를 이용하는 드래그러더(Drag Rudder) 형태의 에일러론 또는 스포일러 등을 적용할 수 있다. 본 논문에서는 전익기형상의 횡방향축 공력특성 및 드래그 러더 중 스포일러 형태의 조종면에 대한 공력특성을 설명한다. 또한, PI 구조의 제어설계 기법을 사용하여 전익기의 횡방향축 운동을 효과적으로 제어할 수 있음을 제시하고, 비행시험을 통하여 설계된 제어기로 안정적인 비행이 가능함을 보였다. A tailless or Blended-Wing-Body(BWB) shaped configuration is highlighted for UCAV with low RCS characteristics. The BWB configuration is characterized by its directional static instability and low controllability. To control the directional movement of the BWB configured vehicle, directional thrust vectoring equipment or drag rudder typed control surfaces which utilize the drag differences of the wing can be considered. This paper deals with a BWB shaped configuration using a spoiler and describes the lateral-directional aerodynamic characteristics of the vehicle. In addition, it is shwon that the lateral-directional motion can be controlled effectively by using the classical PI control structure. This control law is verified by flight test and showed adequate for the tailless BWB shaped UAV.

스포일러를 이용한 무미익 항공기의 횡방향축 자세제어 설계연구

홍진성(Jin Sung Hong),황선유(Sun Yu Hwang),이광현(Kwang Hyun Lee),허기봉(Gi Bong Hur) 한국항공우주학회 2018 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2018 No.4

T-50 세로축 장주기 모드 운동 특성에 관한 연구

김종섭(Chong-sup Kim),황병문(Byung-moon Hwang),김성준(Seong-jun Kim),허기봉(Gi-bong Hur) 한국항공우주학회 2006 韓國航空宇宙學會誌 Vol.34 No.4

현대의 고성능 전투기는 공력성능 및 조종성능의 향상을 위하여 대부분 세로축 방향으로 항공기를 불안정하게 설계하는 정안정성 완화(Relaxed Static Stability) 개념을 채택하고 있다. 비행제어법칙의 설계 작업은 불안정하게 설계된 항공기에 안정성(Stability)을 부여하고, 주어진 비행임무에 대하여 만족스런 조종성능(Controllability)을 발휘할 수 있도록 비행성능을 조작하는 일련의 과정이다. 항공기의 세로축 운동은 장주기 및 단주기 운동이라는 2개의 감쇠진동 모드가 중첩되어 있다고 간주한다. 전투기에서 세로축 제어법칙설계는 장주기 모드가 설계대상으로 고려되지 않으며, 미 군사규격인 MIL-F-8785C에 정의되어 있는 단주기 모드(Short Period Mode)의 요구조건을 이 용하여 주파수와 감쇠비를 최적화한다. 이 때, 제어법칙이 포함된 고차시스템을 저차 등가시스템으로 등가 시켜 판별한다. 현재까지 항공기의 단주기 운동 특성에 관한 연구는 활발하게 진행되어 왔으나, 장주기 운동 특성에 관한 연구는 그렇지 못하였다. 본 논문에서는 T-50 훈련기의 장주기모드 운동 특성을 분석하기 위해 선형 및 비선형해석을 수행하였으며, 받음각제한기 및 자동 피치자세각 트림 명령이 세로축 운동에 미치는 영향성을 분석하였다. An advanced method of Relaxed Static Stability (RSS) is utilized for improving the aerodynamic performance of modern version supersonic jet fighter aircraft. The flight control system utilize RSS criteria in both longitudinal and lateral-directional axes to achieve performance enhancements and improve stability. The T-50 advanced trainer employs the RSS concept in order to improve the aerodynamic performance and the flight control law in order to guarantee aircraft stability. The longitudinal two modes are the short period with high frequency and the phugoid mode with low frequency. The design goals of longitudinal control laws is concerned with the short period damping and frequency optimization using lower order equivalent system and utilizing the requirement of MIL-F-8785C. Analysis of short period mode has been and continues to be performed This paper addresses the analysis of aircraft phugoid node characteristics such as damping, natural frequency, and analysis of aircraft pitch motion that impacted by angle of attack limiter and auto pitch attitude control law.

무미익 항공기의 자동 고속활주를 위한 조향제어 연구

홍진성(Jin Sung Hong),황선유(Sun Yu Hwang),이광현(Kwang Hyun Lee),허기봉(Gi bong Hur) 한국항공우주학회 2018 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2018 No.4

항공기 자세회복을 위한 자동회복장치 설계 및 검증에 관한 연구

김종섭(Chong-sup Kim),조인제(In-je Cho),강임주(Im-ju Kang),허기봉(Gi-bong Hur),이은용(Eun-yong Lee) 제어로봇시스템학회 2008 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.14 No.3

Relaxed static stability(RSS) concept has been applied to improve aerodynamic performance of modem version supersonic jet fighter aircraft. Therefore, flight control system are necessary to stabilize an unstable aircraft and provides adequate handling qualities. Also, flight control systems of modem version aircraft employ a safety system to support emergency situations such as a pilot unknown attitude flight conditions of an aircraft in night flight-testing. This situation is dangerous because the aircraft can lose if the pilot not take recognizance of situation. Therefore, automatic recovery system is necessary. The system called the "Pilot Activated Recovery System" or PARS, provided a pilot initiated automatic maneuver capable of an aircraft recoveries in situations of unusual attitudes. This paper addresses the concept of PARS and designed using nonlinear control law design process based on model of supersonic jet trainer. And, this control law is verified by nonlinear analysis and real-time pilot evaluation using in-house software. The result of evaluation reveals that the PARS support recovery of an aircraft unusual attitude and improve a safety of an aircraft.

영상기반 편대비행을 위한 선도기 자세예측 알고리즘

허진우(Jin-Woo Heo),김정호(Jeong-Ho Kim),한동인(Dong-In Han),이대우(Dae-Woo Lee),조겸래(Kyeum-Rae Cho),허기봉(Gi-bong Hur) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.7

본 논문은 편대비헹에서 영상만을 이용하여 선도기의 자세를 예측 하는 알고리즘 개발에 대해 논하고 있다. X-PLANE 시뮬레이터를 이용하여 획득한 영상에 SURF(Speed Up Robust Features)알고리즘을 이용하여 특징점을 추출 하였다. 그리고 자세예측 방법은 POSIT(Pose from Orthography and Scaling with Iteration) 알고리즘을 사용하였다. 결론적으로 우리는 영상만을 이용한 자세추정법이 1.1~1.76°의 작은 추정오차 결과를 나타냄을 확인할 수 있었다. This paper describes a vision-based only attitude estimation technique for the leader in the formation flight. The feature points in image obtained from the X-PLANE simulator are extracted by the SURF(Speed Up Robust Features) algorithm. We use POSIT(Pose from Orthography and Scaling with Iteration) algorithm to estimate attitude. Finally we verify that attitude estimation using vision only can yield small estimated error of 1.1~1.76°.