X-vehicles 시스템 분석을 통한 한국형 무인전투기 비행제어 시스템 연구

국문 초록 (Abstract)

최근 무인항공기가 새로운 전투 수단으로 부각되고 있으며, 이를 반영하듯이 많은 나라에서 다양한 기능을 갖는 무인항공기를 연구․개발하고 있다. 미국에서는 X-vehicles 연구를 통해 다양한 기능을 갖는 비행체에 대한 연구를 수행해 왔으며, 최근에는 X-45, X-47 등 무인비행체에 대한 연구가 활발히 진행돼 왔다. 우리나라는 무인항공기를 운용하기에 적합한 환경을 가지고 있으나, 아직 많은 무인항공기들이 운용되고 있지는 않다. 그러나 우리나라도 멀지 않은 미래에 무인전투기를 비롯한 다수의 무인항공기를 운용할 것으로 예상한다. 본 연구에서는 X-vehicles 시스템을 분석하여, 미래지향적인 기능을 고려한 한국형 무인전투기가 갖추어야 할 기능을 제안하기 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 유․무인 항공기 개발을 위한 X-vehicles인 X-31, X-35, X-36, X-45, X-47 등의 시스템을 주로 분석하고, 이를 통해 정상상황에서의 비행성능을 위한 추력벡터링, Fly-by-wire 시스템, 비정상 상황을 고려한 재형상 제어, 낙하산 회수 시스템, 그리고 통제 및 지원 시스템으로 다양한 착륙시스템을 분석하고 정리하였다. 본 연구에서 정리한 내용은 향후 한국형 무인전투기 개발에 고려할 비행제어 시스템으로 활용될 수 있을 것이다.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 ⅰ
• 목차 ⅱ
• 그림 목차 ⅳ
• 표 목차 ⅵ
• 1. 서론 1
• 1.1 연구배경 1
• 1.2 연구내용 및 논문의 구성 3
• 2. 우리나라의 무인 항공기 4
• 2.1 국내 무인 항공기 운용 현황 6
• 2.1.1 송골매(RQ-101) 6
• 2.1.2 Searcher(MK-II) 7
• 2.1.3 Shadow 400 8
• 2.2 국내 무인 항공기 개발 현황 9
• 2.2.1 스마트 무인기(Smart UAV) 10
• 2.2.2 사단급 무인기 11
• 2.2.3 중고도 무인기(MUAV) 12
• 2.2.4 무인 전투기(UCAV) 13
• 3. 미국의 X-vehicles 15
• 3.1 X-31 16
• 3.2 X-33(Venture Star) 19
• 3.3 X-35(JSF) 21
• 3.4 X-36(RESTORE) 24
• 3.5 X-45, 47(UCAV) 26
• 3.5.1 X-45 26
• 3.5.2 X-47 28
• 4. 무인전투기(UCAV) 제안 30
• 4.1 정상 상황 32
• 4.1.1 추력 벡터링 기능(Thrust Vectoring) 32
• 4.1.2 전자식 비행제어 기능(Fly-by-wire) 35
• 4.1.3 기전방식 작동기(Electromechanical Actuator) 37
• 4.2 비정상 상황 38
• 4.2.1 재형상 기능(Reconfiguration) 38
• 4.2.2 Control Mixer 39
• 4.2.3 낙하산 회수(Parachute Recovery) 41
• 4.3 통제 및 지원체계 44
• 4.3.1 ESTOL(Extremely Short T/O and Landing) 44
• 4.3.2 IBLS(Integrity Beacon Landing System) 46
• 4.3.3 SRGPS(Ship Relative GPS) 49
• 5. 결론 및 향후 연구내용 51
• 5.1 결론 51
• 5.2 향후 연구내용 53
• 참고문헌 54
• Abstract 58
• 그림 목차
• [그림 2.1] 송골매 군단급 무인항공기 6
• [그림 2.2] Searcher 군단급 무인항공기 7
• [그림 2.3] Shadow 400 해상 무인항공기 8
• [그림 2.4] 솔개 무인항공기 9
• [그림 2.5] 스마트 무인기 10
• [그림 2.6] 사단급 무인기 11
• [그림 2.7] 중고도 무인기 12
• [그림 3.1] X-31 항공기 16
• [그림 3.2] X-33 항공기 20
• [그림 3.3] X-32 항공기 22
• [그림 3.4] X-35 항공기 23
• [그림 3.5] X-36 무인항공기 25
• [그림 3.6] X-45C 무인항공기 27
• [그림 3.7] X-47B 무인항공기 28
• [그림 4.1] J-turn(Herbst Maneuver) 33
• [그림 4.2] Thrust Vectoring 구조 34
• [그림 4.3] X-33 Flight Control 38
• [그림 4.4] Reconfigurable Control Mixer 39
• [그림 4.5] 송도 무인항공기 사고 41
• [그림 4.6] X-38 Parafoil 착륙 43
• [그림 4.7] Derotation 45
• [그림 4.8] IBLS 개념도 47
• [그림 4.9] 항공기 IBLS 구조 48
• [그림 4.10] SRGPS 개념도 50
• [그림 4.11] X-47B 지상 사출시험 50
• 표 목차
• [표 2.1] 우리나라 무인항공기 운용 현황 5
• [표 4.1] 신호전달 체계 비교 36
• [표 4.2] 낙하산 운용 방식 비교 42
• [표 4.3] ESTOL 제어 결과 45
• [표 4.4] 유․무인항공기 항행․지상시설 비교 46
• [표 4.5] 해상 무인항공기 이․착륙 방식 비교 49
• [표 5.1] 한국형 무인전투기(종합) 52