비행제어계 감항인증 기준 설정 및 입증에 대한 고찰

고기옥,고준수,김효성,안영갑,민경환 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.11

군용항공기 산업의 비약적인 발전으로 정부의 군용항공기 감항인증은 점차적으로 중요한 역할을 차지하고 있다. 감항인증은 모든 항공기가 전 수명동안 운용범위 내에서 비행안전에 적합하도록 항공기 개발에 필수적으로 요구되는 절차이다. 감항인증의 도입은 단일 수요자의 요구도에 맞춰 개발 해왔던 기존의 개발 사업특성에서 다수의 수요자의 공통의 요구도를 맞춘 개발 패러다임의 변화로 이끌고 있다. 본 논문에서는 전투기급 항공기의 비행제어계와 관련된 감항인증 기준 설정에 대한 구체화 연구와, 입증에 대한 분석을 결과로 제시하였다. The dramatic growth of military aircraft development industry, the Airworthiness Certification from the government has an increasingly important role. It is a mandatory process of qualifying the flight safety within the aircraft’s operational boundaries throughout its life. The introduction of airworthiness certification has resulted in development paradigm shift from one requirement for one comsumer need to the common requirement for many needs. This research paper would provide the refinement of airworthiness certification criteria related the flight control law and the verification methods and the results to comply with its criteria.

고기동 전투기 조종력 할당 개발 및 검증

강명수,김종섭,양인석,고기옥 한국방위산업학회 2018 韓國防衛産業學會誌 Vol.25 No.3

Most of the highly maneuverable fighter aircraft such as F-18 Super Hornet, F-35 JSF(Joint Strike Fighter) and F-22 Rapter with a large number of actuators will require advanced CA(Control Allocation) methods to compute the actuator commands needed to achieve a specified set of vehicle accelerations while respecting system constraints. There are many different types of control architectures that utilize a control allocation methodology such as DMI(Dynamic Model Inversion) control or MFC(Model Following Control) that generates a set of desired acceleration outputs based upon aircraft's specific response characteristics. This paper addresses a control allocation method by redistributing control command to the redundant control surfaces based on DMI control architecture. The proposed method is based on a CGI(Cascaded Generalized Inverse) approach with integrated of daisy chain for the compensation of actuators saturation and structural load problem. A set of simulation results with an advanced trainer demonstrate that the proposed method can achieve adequate performance in low and high speed flight envelope. 많은 수의 제어면을 가지고 있는 F-18 Super Hornet, F-35 JSF(Joint Strike Fighter) 및 F-22 Rapter와 같은 대부분의 고기동 전투기는 항공기 시스템의 제약을 고려하여 항공기의 가속도를 달성하기 위한 제어면 명령을 계산하기 위해, 보다 진보된 조종력 할당 방식을 요구한다. 요구되는 항공기 응답 특성에 기반하여 가속도를 생성하는 동적 모델역변환제어 및 모델추종제어와 같은 조종력 할당 방법을 사용하는 많은 다른 형태의 제어 구조가 있다. 본 논문에서는 동적 모델역변환 제어 구조를 기반으로 하여 여분의 제어면에 조종명령을 재분배하는 조종력 할당 방식을 기술한다. 제안된 방식은 구조 하중 문제와 제어면의 포화를 보상하기 위해 Daisy Chain을 통합한 CGI(Cascaded Generalize Inverse) 접근 방식을 기반으로 한다. 고등훈련기 모델을 이용한 평가 결과, 제안된 방식은 저속 및 고속 비행영역에서 성능 달성의 용이함을 보여준다.

비행제어법칙 감항인증 기준 설정 및 입증 연구

고기옥(Gi Ok Koh),고준수(Joon Soo Ko),안영갑(Young Gab An) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.7

군용항공기 산업의 비약적인 발전으로 정부의 군용항공기 감항인증은 점차적으로 중요한 역할을 차지하고 있다. 감항인증은 모든 항공기가 전 수명주기 동안 운용범위 내에서 비행안전에 적합하도록 항공기 개발에 필수적으로 요구되는 절차이다. 감항인증의 도입은 단일 수요자의 요구도에 부합되게 개발 해왔던 기존의 개발 사업특성에서 다수의 수요자의 공통의 요구도를 맞춘 개발 패러다임의 변화로 이끌어 가고 있다. 본 논문에서는 전투기급 항공기의 비행제어법칙의 감항인증 기준 설정에 대한 상세 연구와 감항인증 기술기준에 대한 입증 분석을 결과로 제시하였다. The Airworthiness Certification from the government has an increasingly important role due to the dramatic growth of military aircraft development industry. It is a mandatory process of qualifying the flight safety within the aircrafts operational boundaries throughout its life cycle. The introduction of airworthiness certification has resulted in development paradigm shift from one requirement for one consumer need to the common requirement for many needs. This research paper provide the refinement of airworthiness certification criteria related to the flight control law and the verification methods which comply with its criteria.

복잡한 제어기를 포함한 고차 모델의 등가 저차 모델 구현에 대한 연구

고기옥(Gi Ok Koh),이찬석(Chan Seok Lee) 한국항공우주학회 2016 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2016 No.11

고기동 전투기 세로축 제어법칙 설계 및 비행성 파라미터 최적화에 관한 연구

김종섭(Byung-soo Kim),양인석(Inseok Yang),고기옥(Gi-oak Koh),김병수(Byung-soo Kim) 제어로봇시스템학회 2018 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.24 No.8

Flight control law design aims to determine the optimal flying qualities and ensure the stability of aircraft for all mission task elements (MTE) over the entire flight envelope. Numerous control law design criteria offer guidance in the control law development process, and representative aircraft design criteria are presented in MIL-STD-1797 and MIL-DTL-9490E. This paper describes three design methods to optimize flying quality parameters in INDI (Incremental Nonlinear Dynamic Inversion) control based on the T-50 Advanced Supersonic Trainer aircraft model. In the first method, flying quality parameters are optimized to meet the flying-quality as a design goal. In the second method, flying quality parameters are optimized to have flying quality and stability margin, such as the gains and phase margins, as a design goal. In the last method, a lead-compensation filter is added at the feedback stage of the angular acceleration to improve the stability margin and then, flying quality parameter is re-optimized with the above second optimization method. The results of the design and evaluation show that the second and third optimization methods are better than the first, achieving level 1 flying quality and guaranteeing the aircraft’s stability.

Mineralogical and sedimentological characteristics of the U Formation underlying the volcanic strata in Jeju Island, Korea

정종옥(Jong-Ok Jeong),윤석훈(Seok-Hoon Yoon),고기원(Gi-Won Koh),조영진(Young-Jin Joe),홍정균(Jeong-Gyun Hong),김진주(Jin-Ju Kim) 대한지질학회 2016 지질학회지 Vol.52 No.4

제주도 서반부의 대수층 체계와 지진에 의한 지하수위 변동 특성

옥순일,함세영,김봉상,정재열,우남칠,이수형,고기원,박윤석,Ok, Soon-Il,Hamm, Se-Yeong,Kim, Bong-Sang,Cheong, Jae-Yeol,Woo, Nam-Chil,Lee, Soo-Hyoung,Koh, Gi-Won,Park, Yun-Seok 대한자원환경지질학회 2010 자원환경지질 Vol.43 No.4

본 연구는 서반부지역(북서부 소지역, 서부 소지역, 남서부 소지역)에 광역상수도용 수원지 개발을 위하여 굴착된 지하수공을 중심으로 대수층 체계를 분류하고, 수리지질 특성을 규명하였다. 북서부 소지역의 대수층 체계는 상부 투수층-상부 저투수층-하부 투수층-하부 저투수층으로 구성되고, 서부 소지역과 남서부 소지역의 대수층 체계는 상부 저투수층-투수층-하부 저투수층으로 구성된다. 투수량계수와 비양수량은 북서부 소지역, 서부 소지역, 남서부 소지역의 순으로 낮아진다. 비양수량과 응회암의 산출 고도는 비교적 높은 반비례 관계(상관계수 -0.848)를 보이며, 이는 응회암이 대수층의 밑바닥 역할을 하기 때문으로 판단된다. 3개 소지역에 대해서 2004년 수마트라 지진에 의한 지하수위 변동 분석결과, 북서부 소지역에서 평균 23.74 cm로 가장 크며, 서부 소지역에서는 평균 9.48 cm이고, 남서부 소지역 에서는 지하수위 변동이 나타나지 않았다. 그리고 지진에 의한 지하수위 변화는 투수량계수 및 비양수량과 정비례관계를 가지는 것으로 나타났다. This study characterizes aquifer system and hydrogeologic property in the western half of Jeju Island where wells were drilled for regional water supply in three sub-areas (northwestern, western, and southwestern sub-areas). The aquifer system of the northwestern sub-area is largely composed of upper high-permeability layer, upper low-permeability layer, lower high-permeability layer, and lower low-permeability layer. On the other hand, the aquifer systems of the western and southwestern sub-areas are mostly composed of upper low-permeability layer, high-permeability layer, and lower low-permeability layer. Transmissivity and specific capacity decrease in the order of the northwestern, western, and southwestern sub-areas. The relationship between specific capacity and the top surface of tuff is negative with a high correlation coefficient of -0.848, indicating that the tuff acts as the bottom of the aquifer. Groundwater level change due to the 2004 Sumatra earthquake is an average of 23.74 cm in the northwestern sub-area, an average of 9.48 cm in the western sub-area, and none in the southwestern sub-area. Further, it is found that groundwater change due to the earthquake has a positive relationship with transmissivity and specific capacity.

고기동 전투기에 적합한 모델/센서기반 비선형 동적 모델역변환 제어 기법 개발

김종섭(Chong-sup Kim),양인석(Inseok Yang),고기옥(Gi-oak Koh),김병수(Byung-soo Kim) 제어로봇시스템학회 2018 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.24 No.7

This paper evaluates the flying qualities and stability of the nonlinear dynamic inversion (NDI) control law, in which angular acceleration is analyzed by a mathematical model or measured by an angular acceleration sensor based on the T-50 Advanced Supersonic Trainer model. The NDI has been considered the suitable nonlinear control technique for fighter aircrafts in aerospace industries, since it replaces nonlinear characteristics with the user-defined desired dynamics by inverting the original plant dynamics. To obtain the angular acceleration of the aircraft, two approaches are considered in this paper: estimating from the analytic model (model-based) or measuring from the angular acceleration sensor (sensor-based). To evaluate the robustness of the model-based or sensor-based NDI, the sensitivity analyses with model uncertainties and wide Center-of-Gravity (CG) travel situations are considered. The evaluation results of flying qualities and stability show that the sensor-based NDI considerably degrades the stability margin and pitch equivalent time delay compared with model-based NDI. However, it has the advantages of decreasing the inter-axes coupling effects and improving the robustness throughout the overall flight envelope.

초음속 항공기의 옆미끄럼각(AoS) 센서 측정편차에 의한 가로축 제어 영향성 및 개선에 대한 연구

이찬석,고기옥,조인제 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.4

초음속 항공기의 센서를 이용한 피드백 사용은 항공기 비행조건에 따라 센서의 측정편차가 클 경우 가로축의 피드백 제어에 영향을 줄 수 있다. 센서의 측정편차로 인해 항공기의 일부 초음속 구간에서 조종사 러더페달(방향타) 입력방향과 반대방향의 롤링이 일어나는 현상을 개선하기 위해 소프트웨어적(제어법칙)인 방법으로 센서의 초기 편차를 제거하는 효과를 이용하여 롤링의 방향을 같은(Positive)방향이 일어나도록 제어법칙을 개선하였다. 개선방법으로 조종사 러더입력 시 가로축에 피드백 되는 신호인 옆미끄럼각의 절대치를 사용대신에 옆미끄럼각의 초기값과 이후에 발생하는 차이(ΔAoS)를 가로축의 피드백으로 사용하였다. 본 논문에서는 초음속 일부 조건에서 옆미끄럼각의 측정편차가 큰 조건에서 가로축 안정성 확인 시뮬레이션 결과를 제시하고 가로축 안정성을 증대시키기 위한 방법에 대해 고찰하였다. This paper examined the positive rolling motion by removing a measurement error with a software approach in order to improve the rolling motion opposite to the rudder input of a pilot due to sideslip for a supersonic aircraft. At supersonic conditions, the difference (ΔAoS) between an initial value and the following value of sideslip is used in the rudder input of a pilot instead of an absolute value of the sideslip from the lateral feedback. In supersonic flight under certain condition, when input of the right rudder is applied in large variation of sideslip and the absolute value of the sideslip, the negative rolling motion is occurred. However, the positive rolling motion can be obtained with the variation of sideslip as the feedback when the input of the right rudder is used.

An Adaptive Control Approach for Improving Control Systems with Unknown Backlash

한광호,고기옥,성재민,김병수 한국항공우주학회 2011 International Journal of Aeronautical and Space Sc Vol.12 No.4

Backlash is common in mechanical and hydraulic systems and severely limits overall system performance. In this paper, the development of an adaptive control scheme for systems with unknown backlash is presented. An adaptive backlash inverse based controller is applied to a plant that has an unknown backlash in its input. The harmful effects of backlash are presented. Compensation for backlash by adding a discrete adaptive backlash inverse structure and the gradient-type adaptive algorithm,which provides the estimated backlash parameters, are also presented. The supposed adaptive backlash control algorithms are applied to an aircraft with unknown backlash in the actuator of control surfaces. Simulation results show that the proposed compensation scheme improves the tracking performance of systems with backlash.