기준 동압 추종을 통한 극초음속 비행체 궤적 추종 유도 알고리즘

Abstract

최근, 전지구적 타격 및 빠른 수송 등을 위하여 극초음속 비행체에 대한 관심이 증대되고 있다. 극초음속 비행체는 일반적으로 상승, 순항, 하강 비행 구간을 가지며, 높은 성능으로 비행하기 위해 공기 흡입식 엔진을 통해 가속된다. 이러한 극초음속 비행체에서는 비행체 동압이 중요한 지표로 작용한다. 상승비행 시, 엔진이 작동 가능한 동압 영역에 대하여 비행해야 하며, 하강비행 시, 구조적 파괴가 발생하지 않는 동압 영역에 대하여 비행해야 한다. 극초음속 비행체에서는 이러한 제한 조건들을 고려하여 궤적이 설계되며 이를 추종하는 방식으로 운용된다. 이를 위해 본 연구에서는 사전 설계된 궤적을 추종하기 위한 유도기법을 제안한다. 엔진이 작동하는 상승 및 순항비행 구간에서는 기준 동압 궤적을 추종하도록 추력 명령을 계산하고, 기준 고도 궤적을 추종하도록 비행경로각 명령을 계산한다. 엔진이 작동하지 않는 하강비행 구간에서는 기준 동압 궤적을 추종하도록 비행경로각 명령을 계산한다. 궤환선형화 기법을 적용하여 오차방정식이 1차 시스템을 따르도록 유도 명령을 도출하고, 시뮬레이션을 통해 설계한 유도기법의 성능을 검증한다.