KR101064792B1 - 헬기의 제자리 비행 상태에서의 조준선 측정 및 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 헬기의 제자리 비행(Hovering) 상태에서의 조준선(Boresight) 측정 및 보정 방법에 관한 것으로, 지상(Ground) 상태에서 공대공/공대지 유도탄, 항법장비 및 레이다의 조준선을 측정하던 것을 제자리 비행(Hovering) 상태에서 측정 및 보정함으로써 정렬오차를 줄이고 측정 소요시간을 줄일 수 있다.

이를 위한 본 발명의 조준선(Boresight) 측정 및 보정 방법은, (a) 헬기에 탑재된 보어사이트 측정대상장비에서 레이저 빔을 조사하고 동시에 항공기 정렬 기준선(ABRL)의 레이저에서 레이저 빔을 조사하는 단계와; (b) 상기 헬기에서 조사된 레이저 빔을 지상에 설치된 레이저 센서 관제소에서 측정하고 데이터 어쿼지션 컴퓨터(Data Aquisition Computer)에 의해 보정량을 계산하는 단계와; (c) 상기 계산한 보정량을 상기 레이저 센서 관제소를 통해 상기 헬기의 데이터 트랜스미트 및 리시버(DTR)로 전달하는 단계와; (d) 상기 DTR에서 내부 데이터 인터페이스를 통해 각 장비에 보정 데이터를 전달하여 기 설정된 소프트웨어(S/W)에 의거하여 보정을 수행하는 단계; 및 (e) 상기 보정을 수행한 결과를 상기 DTR을 통해 상기 레이저 센서 관제소로 전달하여 보정결과를 기록 관리하는 단계;를 포함하여 구성된다.

헬리콥터, 호버링(Hovering), 조준선, 보어사이트(Boresight), 측정, 보정

Description

헬기의 제자리 비행 상태에서의 조준선 측정 및 보정 방법{Method of Compensation and Measurement Boresight from Hovering State of Helicopter}

본 발명은 헬기의 제자리 비행(Hovering) 상태에서의 조준선(Boresight) 측정 및 보정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지상(Ground) 상태에서 공대공/공대지 유도탄, 항법장비 및 레이다의 조준선을 측정하던 것을 제자리 비행(Hovering) 상태에서 측정 및 보정함으로써 정렬오차를 줄이고 측정 소요시간을 줄일 수 있는 조준선(Boresight) 측정 및 보정 방법에 관한 것이다.

현재, 개발되고 있는 대부분의 군용 항공기는 조준선(Boresight) 대상장비의 기체정렬을 시키기 위하여 지상(Ground) 상태에서 대상 장비와 기체간 정렬에 의해 수행하는 방법을 보편적으로 적용하고 있고, 방법적으로 표적판과 클리노미터(Clinometer)를 통해 정렬측정을 하는 것이 보편화 되어 있으며, 드물게 LED 패드(PAD)와 카메라(Camera)로 측정하는 방안의 적용도 적용되고 있다.

종래의 조준선(Boresight) 측정 및 보정 방법은 대상 헬기의 지상 주기상태 에서 공대공/공대지 유도탄, 항법장비 및 레이다의 조준선(Boresight) 대상 장비와 기체기준선(Aircraft Boresight Reference Line: ABRL) 간의 정렬을 클리노미터(Clinometer) 등을 통해 측정하는 방법을 적용하고 있다.

그러나 지상에서 측정된 값은 비행 후 일정 운용시간을 경과하여 측정하면 오차가 발생하고 있다. 이는 ABRL 및 각 조준선(Boresight) 대상 장비의 장착면의 구조적 처짐에 따른 결과로서, 헬기가 랜딩 기어(Landing Gear)에 의해 지지받은 구조물의 탄성변화와 헬기가 이륙 상태에서의 로터(Rotor)의 작동에 따른 구조물의 탄성변화가 상이함에 따라 필연적으로 발생하는 것으로서 종래에는 이에 대한 측정 및 보정의 어려운 문제점이 있다(도 1 및 도 2 참조).

지상에서 랜딩 기어(Landing Gear)나 3중 패드(Tri-Pad)에 의해 기체 구조물이 지지되어 조준선(Boresight) 헬기 기준면과 각 정렬 대상 장비간의 조준선(Boresight)을 수행하는 경우 지지점에 의한 구조물의 처짐량과 실제 비행 시 로터(Rotor)에 의해 지지된 구조물의 처짐량이 동일하지 않으며, 이는 당연히 지지점 및 지지 방식의 차이에서 연유된다. 그 차이에 따라 기체 변형된 정도에 따라 조준선(Boresight) 결과에 영향을 주게 되어 지상에서 조준선(Boresight) 절차에 의해 수행된 경우라 하더라도 비행시에 정렬오차를 발생하는 문제점이 있다. 그리고 일정 비행 운용시간 경과후에 기체진동 등에 의한 각 구성장비의 처짐(Deflection) 및 변형에 대해 문제확인을 위해 추가 측정을 필요로 하는 경우에 그에 대한 절차 및 측정에는 소요시간이 상당히 필요로 하게 된다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 실제 비행운용 상태인 제자 리 비행(Hovering) 상태에서 항공기기준면과 조준선 대상장비 간의 정렬이 필요로 하게 된다. 따라서 상기에서 제기된 일정 비행 운용시간 경과후의 보어사이트도 종래의 방안에 비해 측정 절차 및 측정 소요시간의 상당한 단축이 가능하다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 지상(Ground) 상태에서 공대공/공대지 유도탄, 항법장비 및 레이다의 조준선(Boresight)을 측정하던 것을 제자리 비행(Hovering) 상태에서 측정 및 보정함으로써, 비행 시의 구조물의 처짐(Deflection)의 문제점을 보완할 수 있고, 각 장비의 실제 운용 환경에 보다 근접한 정렬을 수행할 수 있으며, 가장 정확한 조준선 측정 및 보정을 수행할 수 있는 헬기의 제자리 비행(Hovering) 상태에서의 조준선(Boresight) 측정 및 보정 방법을 제시한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 헬기 내에 장착된 항공기 조준선 기준라인 센서(Aircraft Boresight Reference Line Sensor)와 각 장비의 조준선 센서(Boresight Sensor), 그리고 지상 관제소(Ground Station)에 설치된 센서(Sensor)를 이용하여 각 센서 간의 기하학적 위치에 의하여 정렬의 물리적 양을 측정하는 헬기의 제자리 비행(Hovering) 상태에서의 조준선(Boresight) 측정 및 보정 방법을 제시한다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 청구항 1에 기재된 발명은, 「헬기의 제자리 비행(Hovering) 상태에서의 조준선(Boresight) 측정 및 보정 방법에 있어서, (a) 헬기에 탑재된 조준선 측정대상장비에서 레이저 빔을 조사하고 동시에 항공기 정렬 기준선(ABRL)의 레이저에서 레이저 빔을 조사하는 단계와; (b) 상기 헬기에서 조사된 레이저 빔을 지상에 설치된 레이저 센서 관제소에서 측정하고 데이터 어쿼지션 컴퓨터(Data Aquisition Computer)에 의해 보정량을 계산하는 단계와; (c) 상기 계산한 보정량을 상기 레이저 센서 관제소를 통해 상기 헬기의 데이터 트랜스미트 및 리시버(DTR)로 전달하는 단계와; (d) 상기 DTR에서 내부 데이터 인터페이스를 통해 각 장비에 보정 데이터를 전달하여 기 설정된 소프트웨어(S/W)에 의거하여 보정을 수행하는 단계; 및 (e) 상기 보정을 수행한 결과를 상기 DTR을 통해 상기 레이저 센서 관제소로 전달하여 보정결과를 기록 관리하는 단계;를 포함하는 헬기의 제자리 비행 상태에서의 조준선 측정 및 보정 방법.」을 제공한다.

본 발명에 따르면, 지상(Ground) 상태에서 공대공/공대지 유도탄, 항법장비 및 레이다의 조준선(Boresight)을 측정하던 것을 제자리 비행(Hovering) 상태에서 측정 및 보정함으로써, 비행 시의 구조물의 처짐(Deflection)의 문제점을 보완할 수 있고, 각 장비의 실제 운용 환경에 보다 근접한 정렬을 수행할 수 있으며, 가장 정확한 조준선 측정 및 보정을 수행할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.

이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

실시예

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 헬기의 호버링 상태에서의 보어사이트 측정 및 보정 방법의 개념도이고, 도 4는 본 발명에 의한 헬기의 호버링 상태에서의 보어사이트 측정 및 보정 시스템의 구성도이다.

먼저, 본 발명은 헬기가 제자리 비행(Hovering) 상태에서 헬기정렬기준선 및 각 조준선 측정 대상장비에서 방사되는 레이저 빔을 지상에 설치된 레이저 센서 관제소(Laser Sensor Station)(10)로 측정하여 각 대상장비의 헬기장착 위치의 차로부터 유래되는 레이저 빔이 형성하는 조사각으로부터 항공기 조준선 대상장비와 항공기정렬 중심선과의 관계가 기하학적(Geometric)으로 측정되고, 이는 레이저 빔의 유효방사거리 범위 내에 헬기가 체공(Hovering)하여 데이터를 획득하는 것을 기술적 원리로 하고 있다. 또한 획득된 조준선 데이터에 대해 보정을 레이저 센서 관제소(10)를 통해 헬기에 장착된 데이터 트랜스미트(Transmit) 및 리시버(Receiver)로 전달하여 각 장비에 구현된 전자적 보정(Electronic Compensation) 기능을 동작시켜 자동으로 조준선 보정까지 수행한다. 이러한 원리를 구현하기 위하여 레이저 빔의 유효거리 및 헬기 자세변화율을 고려한 데이터 획득 주기를 달성해야 한다. 아울러 지상의 레이저 센서 관제소(10)를 통해 항공기로 보정 데이터가 전달되어 자동으로 조준선 보정이 수행되는 기술적인 원리도 포함된다.

도 3은 헬기의 항공기정렬기준선과 보어사이트 대상장비의 3축 정보가 포함된 레이저(Laser) 방사구조와 지상의 레이저 센서 관제소(Ground Sensor Station: 10) 및 데이터 어쿼지션(Data Acquisition) 장비의 상관관계에 대한 개념을 나타내고, 도 4는 획득된 데이터로 계산된 보정정보를 헬기 해당 장비에 송신하고 헬기측면에서 수신된 정보가 헬기 내부의 구조도의 통신경로를 통해 기 설정된 소프트웨어에 의해 전자적 보정(Electronic Compensation)이 이루어 지는 개념을 나타낸다.

상기 도 3에 도시한 바와 같이, 각 조준선 측정대상 예(Equipment 1, Equipment 2)로부터 레이저 빔(Laser Beam)이 조사되고 동시에 조사되는 항공기조준선 정렬 기준선(ABRL, Aircrafte Boresight Reference Line)도 지상에 설치된 레이저 센서 관제소(Laser Sensor Statio: 10)로 측정된다. 각 레이저 빔 그룹이 형성하는 기하학적 상관관계에 의해 데이터 어쿼지션 컴퓨터(Data Aquisition Computer: 20)로 각 보어사이트(Boresight) 대상장비와 ABRL과의 정렬범위가 계산된다.

상기 도 3의 개념에 의해 획득된 각 대상장비와 ABRL의 레이저(Laser)에 의해 방사된 3축 위치정보는 지상에 설치된 레이저 센서 관제소(10)에 의해 측정되고 데이터 어쿼지션 컴퓨터(20)에 의해 보정량이 계산되어 상기 레이저 센서 관제소(10)를 통해 헬기의 데이터 트랜스미트 및 리시버(Data Transmit & Receiver: DTR)로 전달된다. 그 결과 도 4에 도시한 바와 같이 DTR에서 내부 데이터 인터페이스를 통해 각 장비(Equipment)에 보정 데이터가 전달되어 기 설정된 S/W에 의거하여 보정이 수행된다.

각 보정대상장비는 전자적 보정(Electronic Compensation)에 의한 보정이 가능한 소프트웨어를 탑재하고 있으며, 그 결과 지상에서 전송된 보정량에 따라 내부적인 서브루틴(Subroutine)에 입각하여 보정을 수행하고, 그 결과를 역시 데이터 트랜스미터 및 리시버(Data Transmitter & Receiver)를 통해 상기 레이저 센서 관제소(10)로 전달되어 보정결과가 기록되어 관리된다.

상기 조준선(Boresight) 측정 및 보정 이론은 조준선 대상장비가 탑재된 모든 제자리 비행이 가능한 헬리콥터 및 항공기에 적용가능하다.

도 5는 본 발명에 의한 헬기의 호버링 상태에서의 보어사이트 측정 및 보정 방법의 동작 흐름도이다.

먼저, 헬기에 탑재된 조준선 측정대상장비에서 레이저 빔을 조사하고 동시에 항공기조준선 정렬 기준선(ABRL)의 레이저에서 레이저 빔을 조사한다(단계 S10).

그 다음, 상기 헬기에서 조사된 레이저 빔을 지상에 설치된 레이저 센서 관제소에서 측정하고 데이터 어쿼지션 컴퓨터(Data Aquisition Computer)에 의해 보정량을 계산한다(단계 S20).

그 다음, 상기 계산한 보정량을 상기 레이저 센서 관제소를 통해 상기 헬기 의 데이터 트랜스미트 및 리시버(DTR)로 전달한다(단계 S30).

그 다음, 상기 DTR에서 내부 데이터 인터페이스를 통해 각 장비에 보정 데이터를 전달하여 기 설정된 소프트웨어(S/W)에 의거하여 보정을 수행한다(단계 S40).

끝으로, 상기 보정을 수행한 결과를 상기 DTR을 통해 상기 레이저 센서 관제소로 전달하여 보정결과를 기록 관리한다(단계 S50).

이와 같이, 본 발명에 의한 헬기의 제자리 비행(Hovering) 상태에서의 조준선(Boresight) 측정 및 보정 방법은 지상 상태에서 공대공/공대지 유도탄, 항법장비 및 레이다의 조준선을 측정하던 것을 제자리 비행(Hovering) 상태에서 측정 및 보정하여 정렬오차를 줄이고 측정 소요시간을 줄임으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

본 발명에 의한 헬기의 제자리 비행(Hovering) 상태에서의 조준선(Boresight) 측정 및 보정 방법은 조준선(Boresight) 대상장비가 탑재된 모든 호 버링(Hovering, 제자리 비행)이 가능한 헬리콥터에 적용 가능하다.

도 1은 종래 기술에 따른 보어사이트(Boresight) 측정 및 보정 방법을 설명하기 위한 설명도

도 2는 타항공기(T-50)의 EGI 보어사이트(Boresight) 프러시저(Procedure) 예

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 헬기의 호버링 상태에서의 보어사이트 측정 및 보정 방법의 개념도

도 4는 본 발명에 의한 헬기의 호버링 상태에서의 보어사이트 측정 및 보정 시스템의 구성도

도 5는 본 발명에 의한 헬기의 호버링 상태에서의 보어사이트 측정 및 보정 방법의 동작 흐름도

[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ]

10 : 지상의 레이저 센서 관제소(Laser Sensor Station)

20 : 데이터 어쿼지션 컴퓨터(Data Aquisition Computer)

Claims (1)

1. 헬기의 제자리 비행(Hovering) 상태에서의 조준선(Boresight) 측정 및 보정 방법에 있어서,

   (a) 헬기에 탑재된 조준선 측정대상장비에서 레이저 빔을 조사하고 동시에 항공기조준선 정렬 기준선(ABRL)의 레이저에서 레이저 빔을 조사하는 단계와;

   (b) 상기 헬기에서 조사된 레이저 빔을 지상에 설치된 레이저 센서 관제소에서 측정하고 데이터 어쿼지션 컴퓨터(Data Aquisition Computer)에 의해 보정량을 계산하는 단계와;

   (c) 상기 계산한 보정량을 상기 레이저 센서 관제소를 통해 상기 헬기의 데이터 트랜스미트 및 리시버(DTR)로 전달하는 단계와;

   (d) 상기 DTR에서 내부 데이터 인터페이스를 통해 각 장비에 보정 데이터를 전달하여 기 설정된 소프트웨어(S/W)에 의거하여 보정을 수행하는 단계; 및

   (e) 상기 보정을 수행한 결과를 상기 DTR을 통해 상기 레이저 센서 관제소로 전달하여 보정결과를 기록 관리하는 단계;

   를 포함하는 헬기의 제자리 비행 상태에서의 조준선 측정 및 보정 방법.

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