6자유도 운동방정식과 공기역학적 특성을 연계한 채프의 궤적 모사에 관한 연구

Abstract

전자전 대응수단으로써 채프는 널리 이용되고 있으며 전자전 양상을 띠는 현대전에서는 갈수록 그 중요성이 커지고 있다. 길이가 아주 작고 종횡비가 큰 채프는 독특한 비행 특성을 보인다. 따라서 채프의 동적 특성은 완전히 이해될 필요성이 있으며 그에 따른 채프의 궤적 모사도 수행되어야 한다. 본 연구에서는 공기역학적 힘을 구하는 모듈과 운동 방정식 계산 모듈로 구성되어 있는 채프의 궤적 모사 프로그램을 개발하였다. 채프는 종횡비가 큰 원통형 실린더로 가정된다. 이 때 임의의 방향에서 흘러오는 유동이 작용하는 힘의 성분을 2 가지로 나누어서 해석한다. 원기둥에 수직하게 작용하는 힘은 Sucker와 Brauer의 방법을 사용하였고, 평행하게 작용하는 힘은 Curle의 방법을 사용하여 계산하였다. 산출된 공기역학적 계수는 6 자유도 운동 방정식과 연계된다. 다수의 채프를 모사하기 위해, 일정 영역에서 균일한 수밀도를 분포시키는 난수 생성기가 고려되었다. 궤적 프로그램은 공력계수와 6 자유도 운동 방정식이 연계되어 시간전진에 따른 계산이 수행된다. 시간적분은 4차의 정확도를 가지는 Runge-Kutta 방법을 사용하여 수행하였다. 궤적 프로그램은 원통형 실린더와 구부러진 채프 두 가지 경우에 대해 궤적 모사를 수행하였다. 원기둥은 형상 자체가 대칭이기 때문에 형상에 의한 모멘트를 생성시키지 않는다. 모든 모사 결과를 종합해 보면 초기 운동조건(자세, 속도, 각속도) 중 초기 자세가 궤적 모사에 가장 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 구부러진 채프는 그 자체의 곡률에 의해 모멘트가 생성된다. 채프와 지표면이 이루는 각은 시간이 지남에 따라 0으로 수렴하게 된다.