Initial trajectory optimization and path following for glider missile

Abstract

본 논문에서는 활강 유도탄을 목표하는 속도와 비행경로각으로 진입시킬 수 있는 초기 궤적 설계에 대해서 다룬다. 활강 유도탄의 경우 추력이 없이 초기 위치에너지 및 운동에너지만을 이용해서 날아가기 때문에 많은 양력을 발생시키기 위해서 큰 종횡비를 가지게 된다. 또한 무인기에서 발사되는 경우 무인기의 운용 속도가 낮기 때문에 유도탄이 충분한 속도를 갖기 이전의 초기 단계의 비행 제어기 설계가 어렵다. 목표 활강 속도를 얻은 후 활강 단계로 전환하기 위해 급격한 가속도 명령을 주는 방식은 비행체의 구조 안정성을 확보하기 힘들다. 이를 위하여 본 논문에서는 종말 속도 산출기법을 제안하여 사거리에 따른 유도탄의 속도 프로파일을 생성해낸다. 생성된 속도 프로파일을 추종하기 위해 속도 유도 법칙을 적용하고, 이를 이용하여 비행체의 비선형 시뮬레이션이 수행된다. 제안된 기법의 타당성을 검증하기 위해 최적제어 이론을 적용하여 유도탄을 원하는 속도로 안전하게 진입할 수 있는 초기궤적을 도출한다. 도출된 최적 속도를 추종하기 위한 시뮬레이션이 수행되며, 제안된 기법과의 결과를 비교하여 종말 속도 산출기법의 실효성에 대해 분석해본다.