유도탄 생존성 향상을 위한 유도법칙 연구

Abstract

유도탄의 생존성을 향상시키기 위한 방법으로 제한된 자원을 가진 방어체계에 대해 다수의 유도탄이 동시 공격을 하거나 방어무기로부터 요격을 피하기 위해 유도탄 자체적으로 회피 기동을 수행하는 방법이 있다. 전자의 경우 다수의 유도탄을 사용함으로써 시스템의 자원이 많이 소요되는 반면 후자는 유도탄 각각의 에너지가 많이 소요된다. 본 논문에서는 생존성 향상을 위해 이 두 가지 모두에 대한 일련의 연구를 수행한다. 동시 공격을 위해서는 비행시간 제어가 필수적이며, 목표물로 접근시 비행 경로각까지 제어할 수 있으면 효율은 극대화 될 것이다. 이와 관련하여 본 연구에서는 비행시간과 충돌각을 동시에 만족할 수 있는 유도법칙을 제안한다. 이는 아직까지 학계나 현장에서 다뤄지지 않은 새로운 연구 분야이다. 충돌각을 구속조건으로 하는 제어구조에 비행시간 제어를 위해 궤적 구속식을 부가하여 새로운 유도법칙을 얻는다. 생존성 향상을 위한 호밍 유도탄의 회피 기동은 기존의 항공기 회피 기동과는 달리 회피 기동과 더불어 목표물로의 호밍 보장이 요구된다. 유도탄 자체의 회피 기동을 위해서 가속도 변조 방식의 새로운 호밍 유도법칙을 제안한다. 정현파 명령을 ad hoc하게 포워드 항으로 인가하던 기존 방법과는 달리 궤환 형태로 제어루프를 구성한다. 따라서 목표물에 도달할 때까지 지속적으로 기동을 수행하면서도 충돌각 구속조건까지 만족하는 안정된 제어루프를 구성할 수 있다. 회피 기동을 위한 또 다른 형태로서 궤적 변조 방식의 유도법칙도 제안한다. 궤적의 상태변수에 고차의 적분제어기를 도입함으로써 진동 궤적을 얻는다. 닫힌 해 형태의 유도법칙을 얻음으로써 궤적에 대한 여러 가지 제한조건을 반영할 수 있게 된다. 제안한 두 가지 회피기동 유도법칙은 구조가 간단하여 비교적 쉽게 3차원으로 확장 적용 가능하다. 3차원에서 방어 유도탄과의 교전을 통해 호밍 성능뿐만 아니라 생존성 향상 정도를 평가한다.