KR102046823B1

KR102046823B1 - 교전급 항공기 기동 시뮬레이터, 시뮬레이션 방법 및 그 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체

Info

Publication number: KR102046823B1
Application number: KR1020190016389A
Authority: KR
Inventors: 최병무; 김정윤; 이재용; 김재우; 이철재
Original assignee: 대한민국(방위사업청장)
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2020-01-08

Abstract

본 발명은 교전급 항공기 기동 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, (a) 항공기에 대해 기동지시를 입력받는 단계; (b) 상기 항공기의 상태정보를 확인하는 단계; (c) 상기 항공기의 상태정보에 기초하여 상기 항공기의 기동상태를 상기 항공기의 기동특성을 나타내는 EM 데이터와 비교하는 단계; (d) 상기 항공기의 기동상태가 상기 EM 데이터의 제한범위를 벗어나는 경우 상기 기동지시를 수정하는 단계; 및 (e) 상기 기동지시에 대응하여 상기 항공기의 기동 변화량을 산출하고, 산출한 상기 기동변화량에 따라 상기 항공기의 상태정보를 갱신하는 단계를 포함한다.
이에 의해 항공기의 고유한 기동 성능 특성을 반영하여 실제 현실 교전 상황에서의 항공기의 기동을 그대로 시뮬레이션할 수 있어 효율적인 분석이 가능하다.

Description

교전급 항공기 기동 시뮬레이터, 시뮬레이션 방법 및 그 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체{AIRCRAFT MANEUVERING SIMULATOR IN ENGAGEMENT LEVEL, SIMULATION METHOD THEREOF AND A COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM FOR EXECUTING THE METHOD}

본 발명은 교전급 항공기 기동 시뮬레이터, 시뮬레이션 방법 및 그 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 교전급 시뮬레이션 모델에서 항공기 기동에 영향을 주는 항공 역학적 요소들을 모델링하는 항공 기동 시뮬레이션에 관한 것이다.

국방 모의 모델에서 적용되고 있는 항공기의 기동에 관한 시뮬레이션 로직은 모델의 종류 및 수준에 따라 시뮬레이션 절차나 알고리즘이 상이하다. 공중작전을 수행하는 전구급 모델의 항공기 기동 시뮬레이션 로직은 항공기의 시간 단위당 속도와 방향을 이용하여 항공기 위치인 경도, 위도와 고도의 값을 계산하고 위치를 변경함으로써 항공기의 전술적인 이동이 이루어진다.

반면, 교전급 모델은 항공기 기동이 3차원 공간에서 전술기동에 미치는 영향을 분석해야 하므로, 시뮬레이터의 신뢰도나 산출된 결과물의 정확도를 위해서는 실제 교전 상황에서 항공기 기동과 최대한 근접하게 모의하는 것이 관건이다. 따라서, 항공기 기동성능에 영향을 주는 요소들을 실제 상황과 유사하게 모델링하는 것이 매우 중요하다.

하지만, 아직까지도 현재 제공되는 시뮬레이터는 항공 역학에 기초한 이론적인 기동만을 고려하고 실제 항공기의 기동 특성을 제대로 반영하지 못하고 있어 개선이 필요한 실정이다.

전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 비행상태에 따른 항공기의 기동 성능 특성을 고려한 교전급 항공기 기동 시뮬레이션하는 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적은 교전급 항공기 기동 시뮬레이션 방법에 있어서, (a) 항공기의 기동성능을 나타내는 EM 차트를 수집하는 단계; (b) 상기 EM 차트를 항공기 기종별, 고도별로 분류하는 단계; (c) 상기 고도별로 분류된 EM 차트를 분할하여 그리드화하고 각각의 그리드에 상기 항공기의 기동특성값을 부여하는 단계; (d) 상기 항공기 기종, 고도, 속도 및 선회율에 따라 상기 기동특성값을 테이블로 구축하여 상기 EM DB를 구축하는 단계; (e) 항공기에 대한 기동지시를 입력받는 단계; (f) 상기 항공기의 상태정보를 확인하는 단계; (g) 상기 항공기의 상태정보에 기초하여 상기 EM DB에서 상기 항공기, 고도, 속도 및 선회율에 대응하는 EM 데이터의 기동특성값을 확인하는 단계; (h) 상기 항공기의 속도 및 선회율에 대응하는 기동특성값이 EM 데이터의 제한범위를 벗어나는 경우, 상기 항공기의 속도와 선회율이 EM 제한범위 내에서 유지되도록 비행하는 조종사의 조종 경향을 모의하도록 상기 기동지시를 수정하는 단계; 및 (i) 상기 기동지시에 대응하여 상기 항공기의 기동 변화량을 산출하고, 산출한 상기 기동변화량에 따라 상기 항공기의 상태정보를 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 기동 시뮬레이션 방법에 의해 달성될 수 있다.

상기 (f) 내지 (i) 단계는 일정 주기로 반복하여 수행되는 것을 특징으로 하는 항공기 기동 시뮬레이션 방법.

상기 EM(Energy Maneuver) 데이터에 관한 EM DB를 구축하는 단계를 더 포함하고; 상기 EM DB를 구축하는 단계는, 항공기의 기동성능을 나타내는 EM 차트를 수집하는 단계, 상기 EM 차트를 항공기 기종별, 고도별로 분류하는 단계, 상기 고도별로 분류된 EM 차트를 그리드화하고 각각의 그리드에 상기 항공기의 기동특성값을 부여하는 단계, 상기 항공기 기종, 고도, 속도 및 선회율에 따라 상기 기동특성값을 테이블로 구축하여 상기 EM DB를 구축하는 단계를 포함하며; 상기 EM 데이터와 비교하는 단계는 상기 EM DB에서 상기 항공기 및 고도에 대응하는 EM 데이터의 기동특성값을 확인하여 상기 항공기의 기동상태와 비교할 수 있다.

상기 기동특성값은 상기 항공기의 양력, 코너 속도, 하중배수, 및 속도 중 중 적어도 하나의 특성값을 나타낼 수 있다.

상기 기동지시를 수정하는 단계는, 상기 항공기의 속도 및 선회율에 대응하는 EM 기동특성값이 최대양력 제한범위를 벗어난 경우, 추력값을 최대추력값으로 수정하고 상기 항공기의 상승각을 감소시켜 속도를 증가시키도록 상기 기동지시를 수정할 수 있다.

상기 기동지시를 수정하는 단계는, 상기 항공기의 속도 및 선회율에 대응하는 EM 특성값이 최대하중배수 제한범위를 벗어난 경우, 선회율을 감소시키고 속도를 감소시키도록 상기 기동지시를 수정할 수 있다.

상기 기동지시를 수정하는 단계는, 상기 항공기의 속도 및 선회율에 대응하는 EM 특성값이 최대속도 제한범위를 벗어난 경우, 추력값을 감소시켜 속도가 감소되도록 상기 기동지시를 수정할 수 있다.

한편, 상기 목적은 교전급 항공기 기동 시뮬레이터에 있어서, 기동지시가 입력되는 사용자 인터페이스부; 항공기의 기동특성을 나타내는 EM 데이터에 관한 EM DB; 항공기의 상태정보가 저장된 상태정보저장부; 상기 항공기의 상태정보에 기초하여 상기 항공기의 기동상태를 상기 EM 데이터와 비교하는 EM 데이터확인부; 상기 항공기의 기동상태가 상기 EM 데이터의 제한범위를 벗어나는 경우 상기 기동지시를 수정하는 기동지시수정부; 및 상기 기동지시에 대응하여 상기 항공기의 기동 변화량을 산출하고, 산출한 상기 기동변화량에 따라 상기 항공기의 상태정보를 갱신하는 기동산출갱신부를 포함할 수 있다.

상기 기동지시수정부는, 상기 항공기의 기동상태에 대응하는 EM 데이터 값이 최대양력 제한범위를 벗어난 경우 추력값을 최대추력값으로 수정하고 상기 항공기의 상승각을 감소시켜 속도를 증가시키도록 상기 기동지시를 수정하고, 상기 항공기의 기동상태에 대응하는 EM 데이터 값이 최대하중배수 제한범위를 벗어난 경우 선회율을 감소시키고 속도를 감소시키도록 상기 기동지시를 수정하며, 상기 항공기의 기동상태에 대응하는 EM 데이터 값이 최대속도 제한범위를 벗어난 경우 추력값을 감소시켜 속도가 감소되도록 상기 기동지시를 수정할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 교전급 항공기 기동 시뮬레이션은 항공기의 고유한 기동 성능 특성을 반영하여 실제 현실 교전 상황에서의 항공기의 기동을 그대로 시뮬레이션할 수 있어 효율적인 분석이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교전급 항공기 기동 시뮬레이터의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EM DB 구축방법을 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 2의 (c)의 그리드화하여 각 그리드 셀에 기동특성값을 부여한 EM 차트의 일 예를 도시한 것이다.
도 4는 기동산출갱신부의 항공기 기동량 산출 및 상태정보 갱신방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 도1의 시뮬레이터에 의한 교전급 항공기 기동 시뮬레이션 방법을 나타내는 제어흐름도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교전급 항공기 기동 시뮬레이터의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 기동 시뮬레이터는 사용자 인터페이스부(10), EM DB(20), 상태정보저장부(30), EM 데이터확인부(40), 기동지시수정부(50), 기동산출갱신부(60)를 포함한다.

사용자 인터페이스 부(10)는 항공기 기동 시뮬레이션 과정에서 필요한 정보, 예컨대 초기 상태정보, 기동 지시 등을 입력받고, 각종 처리 결과를 디스플레이하기 위함으로, 마우스, 키보드, 버튼, 키패드 등의 정보 입력을 위한 입력수단, 입력 메뉴와 처리 결과 등을 비롯하여 각종 영상 및 정보를 표시하는 디스플레이 수단으로 구현될 수 있다.

EM DB(20)는 항공기의 기동특성을 나타내는 EM 데이터에 관한 데이터베이스로서 항공기 기종에 따른 EM 차트를 수집하여 데이터베이스로 구축한 것이다.

항공기는 항공 역학에 따라서 기동하지만, 항공기마다 기동성능이 다르므로 항공 역학에 따른 이론적인 기동이 실제 항공기에서 동일하게 이루어지지는 않는다. 이러한 항공기마다 비행상태에 따라 달라지는 기동성능특성을 나타내는 것이 EM(Energy Maneuver) 차트인데, 일반적으로 항공기 개발단계에서 풍동실험 등을 통해 만들어진다. 본 발명에서는 항공기 기동 모의 시에 항공역학모델 뿐만 아니라 실제 항공기의 기동성능특성을 나타내는 EM 차트를 고려함으로써 실제 항공기 기동에 매우 가깝게 모의될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EM DB(20) 구축방법을 나타내는 개략도이다. 도 2를 참조하면, 항공기의 EM 차트를 수집한다. 항공기 기종별로 EM 차트가 상이하므로, 항공기 기종별로 EM 차트를 데이터베이스화한다. 먼저, 항공기의 EM 차트를 고도별로 분리 추출하여 추상화하게 되는데, 도 2의 (b)에서는 하나의 EM 차트를 3개의 고도로 분류하여 추상화한 것을 일 예로 도시하였다.

다음으로, 고도별로 추상화된 EM 차트를 기동특성항목에 따라 분리 추출하여 분할 및 그리드화하고 그리드 셀에 해당 기동특성항목의 값을 부여한다. 도 2의 (c)는 도 2의 (b)에서 1차적으로 고도별로 분리 추출하여 추상화한 EM 차트를 기동항목별로 분리 추출하고, 분리 추출한 EM 차트를 분할하여 그리드화한 후, 각 그리드 셀에 기동특성값을 부여하여 2차적으로 추상화한 것을 도시한 것이다.

그리드화된 EM 차트에 대해서는 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 3은 도 2의 (c)에 도시된 그리드화된 EM 차트의 일 예를 도시한 것이다.

도 3의 EM 차트에서 X축은 항공기의 속도, Y축은 선회율을 나타내며, 각 그리드 셀에는 항공기의 속도 및 선회율에 해당하는 항공기 기동성능특성인 실속속도(Stall Speed), 회전속도(Corner Speed), 하중계수(Max G), 잉여추력(PS) 등의 기동성능값이 부여된다.

본 발명의 일 실시예에서는 잉여추력(PS; Specific Excess Power) 및 하중배수(G; Gravity) 값에 따라 EM 차트를 그리드화하여 해당 기동특성값을 부여한다. 도 2의 (c)는 잉여추력값에 따른 EM 차트, 하중배수값에 따른 EM차트를 각각 추출 및 그리드화하고 그리드 셀에 해당 기동특성값을 부여한 것을 일 예로 도시하였으며, 도 3은 잉여추력값에 따라 그리드화하여 기동특성값을 부여한 EM 차트의 일 예를 도시하였다. 여기서, 각 그리드 셀에 대응하여 부여되는 기동특성값은 원래의 EM 차트 그래프를 해석하고 추정하여 부여되는 값이다.

도 3을 다시 참조하면, 기동특성값은 각 셀에 5, 0, -5, -10, -15, -20, c, m, g 등으로 부여되어 있는 것을 볼 수 있으며, 설명의 편의를 위해서 각 그리드 셀에 부여된 기동특성값에 따라 색상을 달리하여 표시하였다.

도 3에서 보라색, 주황색, 붉은색으로 표시된 영역은 항공기의 기동성능을 벗어나는 영역으로 항공기가 추락하거나 파괴될 수 있는 위험영역이다. 즉, 이론상의 항공역학 모델에서는 기동가능한 영역에 해당하지만 실제 항공기의 기동성능의 한계치를 벗어나는 상태에 해당하므로 기동지시를 실행할 수 없는 영역에 해당한다. 도 3에서 백색, 노란색, 연두색, 녹색, 하늘색 등으로 표시된 영역은 기동성능한계 이내의 영역으로 기동지시에 따라 비행 실행 가능하며, 항공기의 고유의 기동성능에 따라 비행한다. 녹색 선은 항공기의 최대양력, 코너 속도, 최대 하중배수, 최대 속도 등 기동 한계를 나타내는 경계선이다.

구체적으로, 도 3에서 왼쪽 보라색으로 표시된 영역은 최대양력을 벗어난 구간으로 항공기가 추락하는 실속영역이며, 기동특성값이 'c' 코드로 부여되어 있다. EM 차트에서 주황색으로 표시된 영역은 최대 하중배수(Max G)를 넘어선 구간으로 항공기에 한계치가 넘는 하중배수가 가해지는 상황으로 비행기 날개가 파괴될 수 있는 영역이며, 기동특성값이 'm' 코드로 부여되어 있다. EM 차트에서 붉은색으로 표시된 영역은 최대 속도를 넘어간 구간으로 기동특성값이 'g' 코드로 부여되어 있다.

도 3에서는 X축과 Y축을 각각 15개로 분할하여 총 225개의 그리드 셀을 구성하는 것을 일 예로 도시하였으나, 셀의 개수는 모델의 충실도에 따라서 달리 설정될 수 있으며, 정밀한 기동 모의가 필요할수록 그리드 간격을 좁게 설정하여 모의한다.

도 2의 (c)에서 그리드화 및 기동특성값이 부여된 후, 기종, 고도, 속도 및 선회율에 따른 기동특성값을 (d)와 같이 데이터베이스 테이블로 구축한다. 도 2의 (d)의 데이터베이스 테이블의 일 예를 아래에 표 1로 나타냈다.

기종	구분코드	고도	속도	회전율	값
F-15K	Ps	5000	0.000	0	0
F-15K	Ps	5000	0.000	0.32	0
F-15K	Ps	5000	0.000	0.64	0
F-15K	Ps	5000	0.000	0.96	0
…	…	…	…	…	…
…	G	…	…	…	…
…	G	…	…	…	…
…	…	…	…	…	…

표 1을 보면, 항공기 기종, 고도 별로 데이터가 구축되어 있으며, 항공기의 속도 및 회전율에 대응하는 잉여추력(PS)값과 하중배수(G)값이 기동특성값으로 부여되어 있다. 표 1에서는 잉여추력 값과 하중배수 값을 나타내는 EM 차트를 합해서 하나의 데이터테이블로 구축한 것을 일 예로 설명하였으나 별도의 데이터테이블로 구축할 수도 있다.

상태정보저장부(30)는 항공기의 상태정보를 저장하기 위한 것으로, 항공기 초기 상태정보는 사용자 인터페이스부(10)를 통해 입력되고, 초기 상태정보를 기초로 기동지시에 따라 시뮬레이션 과정에서 산출되는 상태정보가 일정 시간을 주기로 예컨대 1/60초 마다 계속하여 갱신된다. 상태정보저장부(30)에 저장되는 항공기의 상태정보는 항공기의 고도, 위치, 자세, 속도, 무게, 추력, 선회율 등을 포함할 수 있다.

EM 데이터확인부(40)는 항공기의 상태정보에 기초하여 항공기의 기동상태를 EM 데이터와 비교하기 위한 것으로, 항공기 상태정보에서 기종, 고도, 속도, 및 선회율을 확인하고, EM DB(20)에서 이에 대응하는 EM 기동특성값을 확인하여 기동지시가 정상적으로 실행될 수 있는지 여부를 판단한다.

기동지시수정부(50)는 기동지시를 수정하기 위한 것으로, EM 데이터확인부(40)에서 확인한 결과 항공기의 현재의 기동상태가 EM 데이터의 한계범위를 벗어난 경우 실제 항공기의 조종사에 의해 이루어지는 대처를 유사하게 모의하도록 기동지시를 수정한다.

기동지시수정부(50)는 항공기의 기동상태에 대응하는 EM 데이터 값 즉, EM 기동특성값이 최대양력 제한범위를 벗어난 경우 추력값을 최대추력값으로 수정하고, 항공기가 선회중인 경우 선회를 중단하고 평형 복귀하며, 기수를 내려 항공기의 상승각을 감소시켜 받음각을 줄이도록 기동지시를 수정한다. EM 기동특성값이 최대양력 제한범위를 벗어난 경우는 EM 기동특성값이 최대양력 이하인 경우로 도 3에서 보라색 영역에 해당하며 EM 기동특성값이 'c'로 부여되어 있다. 현재 항공기 기동상태에 대응하는 EM 기동특성값이 'c'인 경우, 항공기 속도가 낮아서 항공기가 실속에 빠지는 상황으로 기동지시수정부(50)는 엔진을 최대추력값으로 증가시키고 기수를 내려서 항공기를 하강시켜 속도가 증가하도록 기동지시를 수정함으로써 항공기 속도를 증가시켜 실속 상태를 벗어나도록 한다.

기동지시수정부(50)는 항공기의 기동상태에 대응하는 EM 데이터 값 즉, EM 기동특성값이 최대하중배수 제한범위를 벗어난 경우 선회율을 감소시키고 속도를 감소시키도록 기동지시를 수정한다. EM 기동특성값 이 최대하중배수 제한범위를 벗어난 경우는 하중배수(G) 값이 최대 하중배수(Max G) 이상인 경우로, 도 3에서 주황색 영역에 해당하며 EM 기동특성값이 'm'으로 부여되어 있다. 현재 항공기 기동상태에 대응하는 EM 기동특성값이 'm'인 경우, 항공기가 지나치게 선회를 하거나 선회를 시도했는데 너무 속도가 빨라서 항공기에 한계치가 넘는 하중배수(G)가 가해지는 상황으로 기동지시수정부(50)는 직선비행에 가깝게 선회율을 조정하고 속도를 줄이도록 기동지시를 수정함으로써 하중배수를 감소시켜 항공기 날개에 가해지는 힘이 감소하여 날개가 파괴될 수 있는 위험에서 벗어나도록 한다. 예컨대, 기동지시수정부(50)는 항공기 기동상태에 대응하는 EM 기동특성값이 'm'인 경우 추력을 20% 감소시키고 선회율을 20% 감소시키도록 기동지시를 수정한다.

기동지시수정부(50)는 항공기의 기동상태에 대응하는 EM 데이터 값 즉, EM 기동특성값이 최대속도 제한범위를 벗어난 경우 추력을 감소시켜 속도가 감소되도록 하고, 기수를 상승시켜 속도를 감속하도록 상기 기동지시를 수정한다. EM 기동특성값이 최대속도 제한범위를 벗어난 경우는 속도 값이 최대속도(Max Q) 이상인 경우로, 도 3에서 붉은색 영역에 해당하며 EM 기동특성값이 'g'으로 부여되어 있다. 현재 항공기 기동상태에 대응하는 EM 기동특성값이 'g'인 경우, 항공기 표피에 고속의 공기흐름에 따른 마찰력이 가해지고 이 마찰력에 의해 항공기 표피가 파괴될 수 있는 상황으로, 기동지시수정부(50)는 추력을 줄이고 기수를 상승시키도록 기동지시를 수정함으로써 속도를 낮춰서 위험상황에서 벗어나도록 한다. 예컨대, 기동지시수정부(50)는 항공수 기동상태에 대응하는 EM 기동특성값이 'g'인 경우 추력을 최소추력으로 기동지시를 수정한다.

기동지시수정부(50)는 항공기의 기동상태에 대응하는 EM 데이터 값 즉, EM 기동특성값이 EM 한계치를 넘지는 않았으나 경계치에 있는 경우, 예컨대 최대속도 경계치, 최대양력 경계치, 최대 하중배수 경계치에 있는 경우 전술한 보라색 영역, 주황색 영역, 붉은 색 영역에 대응하는 기동지시 수정방법을 일부 반영하여 미리 수정함으로써, 항공기의 속도와 선회율이 EM 한계치 내에서 유지되도록 비행하는 조종사의 조종 경향을 유사하게 모의할 수 있다.

이와 같이, 기동지시수정부(50)는 항공기의 상태와 EM 데이터를 비교하여, 항공기가 EM 한계치를 벗어나거나 경계치에 있을 때, 각각의 상태에 대응하여 실제 항공기에서 조종사에 의해 이루어지는 조치가 반영되도록 기동지시를 수정하여 모의한다. 여기서, 항공기 EM 한계를 벗어난 3가지 상태 또는 경계치에 있는 상태에 대한 기동지시를 수정하는 로직 및 수정값은 항공기 기종별, 고도별, 속도별, 선회율 등 항공기 상태별로 달리 설계될 수 있다.

기동산출갱신부(60)는 기동지시 또는 수정된 기동지시에 대응하여 항공기의 기동 변화량을 산출하고, 산출한 상기 기동변화량에 따라 항공기의 상태정보를 갱신한다. 항공기의 상태가 EM 한계치 내에 있는 경우에는 입력된 기동지시가 수행되도록 입력된 기동지시에 대응하여 항공역학 및 항공기의 위치를 산출하여 상태정보를 갱신하고, 항공기의 상태가 EM 한계치를 벗어난 경우에는 기동지시수정부(50)에서 수정한 기동지시가 수행되도록 수정된 기동지시에 대응하여 항공역학계산에 따라 기동변화량 및 위치를 산출하여 상태정보를 갱신한다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서 항공기 상태정보는 일정 주기로 계속하여 갱신되며, 갱신 후의 상태정보를 EM 데이터확인부(40)에서 확인하여 만약 EM 한계치를 벗어난다면 기동지시수정부(50)에서 기동지시를 수정하여 항공기의 속도와 선회율이 EM 한계치 내에서 유지되도록 실제 비행 상황을 유사하게 모의한다.

도 4는 기동산출갱신부(60)의 항공기 기동량 산출 및 상태정보 갱신방법을 나타내는 흐름도이다.

기동산출갱신부(60)는 항공기 상태정보를 확인한다(S61). 시뮬레이션을 시작할 때 항공기의 초기 상태정보는 사용자 인터페이스를 통해 입력될 수 있으며, 이후 기동지시에 따라 기동 시뮬레이션을 통해 항공기의 상태정보가 갱신된다. 항공기 초기 상태정보는 항공기의 고도, 특정 좌표계 상의 위치정보를 포함하며, 기동 정보로서 속도), 무게, 추력 정보를 포함한다.

기동산출갱신부(60)는 대기변수를 계산한다(S62). 대기변수는 공기밀도, 압력, 온도, 중력가속도 등을 포함하며, 표준대기모델에서 해면고도 표준대기 데이터 상수값을 확인하여 산출한다.

기동산출갱신부(60)는 항공역학계수를 산출한다(S63). 항공기 제원에서 기종에 따른 기초자료인 날개면적, 날개가로세로비, 형상항력계수 등을 확인하고, 항공역학 관련계수를 산출한다. 항공역학관련계수는 동압, 양력계수, 양력, 항력 등을 포함하며, 기초자료 및 항공역학 계수 산출 공식에 의해 산출한다.

기동산출갱신부(60)는 산출한 항공역학계수에 기초하여 항공기 기동지시에 따른 항공기의 기동변화량 및 선회율을 산출한다(S64). 항공기 기동변화량은 항공기에 작용하는 힘, 속도, 요각, 피치각의 변화량과 일정시간동안 연료소모율을 반영한 항공기의 무게, 지시대기속도 등을 포함한다.

기동산출갱신부(60)는 산출한 기동변화량 및 선회율에 기초하여 항공기 이동거리를 산출하고 기동 후 위치를 변환하여 항공기의 상태정보를 갱신한다(S65).

그리고, 산출된 위치로 항공기가 이동하도록 모의한다(S66).

전술한 항공기의 항공역학 계산 및 기동변화량 산출은 공지된 기술로서 이에 관한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 5는 도1의 시뮬레이터에 의한 항공기 기동 시뮬레이션 방법을 나타내는 제어흐름도이다. 전술한 실시예와 중복되는 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기 기동 시뮬레이션 방법은 기동지시가 입력되면(S10), 항공기 상태정보를 확인한다(S20).

항공기 상태정보에서 항공기 기종, 현재의 고도, 속도 및 선회율을 확인하고 이에 대응하는 EM 기동특성값과 EM DB(20)에서 검색하여 확인한다(S30).

만약, 항공기 고도, 속도 및 선회율에 대응하는 EM 기동특성값이 EM 제한범위를 벗어난 것으로 확인되면, 기동지시를 수정하고 수정된 기동지시에 따라 항공기의 기동이 실행되도록 한다(S50, S60). 반면, 항공기 고도, 속도 및 선회율에 대응하는 EM 기동특성값이 EM 제한범위 이내인 경우에는 기동지시에 따라 항공기 기동변화량을 산출하고 상태정보를 갱신한다(S60).

S20~S60 단계는 일정 주기 예컨대, 1/60초 마다 반복하여 수행되며, 사용자 인터페이스부(10)로부터 기동지시가 새롭게 입력되거나 변경되는 경우, 새로운 기동지시에 대응하여 S10~S60 단계가 수행되고, 또 다른 기동지시가 입력될 때까지 S20~S60 단계가 반복되어 수행된다.

이와 같이, 항공기 기동지시에 따라 항공기의 기동변화량 및 위치를 산출하고 상태정보를 갱신하며, 갱신한 값이 EM 한계치를 벗어난다면 기동지시수정부(50)에서 기동지시를 수정하여 항공기의 속도와 선회율이 EM 한계치 내에서 유지되도록 함으로써, 실제 기동 시와 유사하게 항공기 기동을 모의할 수 있다.

본 발명에 따른 항공기 기동 시뮬레이터는 시뮬레이션을 모의하는 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 프로그램이 저장된 기록매체, 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 실행되는 프로세서, 사용자의 입력수단 및 처리 결과를 표시하는 디스플레이 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 사용자 인터페이스부 20: EM DB
30: 상태정보저장부 40: EM 데이터확인부
50: 기동지시수정부 60: 기동산출갱신부

Claims

교전급 항공기 기동 시뮬레이션 방법에 있어서,
(a) 항공기의 기동성능을 나타내는 EM 차트를 수집하는 단계;
(b) 상기 EM 차트를 항공기 기종별, 고도별로 분류하는 단계;
(c) 상기 고도별로 분류된 EM 차트를 분할하여 그리드화하고 각각의 그리드에 상기 항공기의 기동특성값을 부여하는 단계;
(d) 상기 항공기 기종, 고도, 속도 및 선회율에 따라 상기 기동특성값을 테이블로 구축하여 EM DB를 구축하는 단계;
(e) 항공기에 대한 기동지시를 입력받는 단계;
(f) 상기 항공기의 상태정보를 확인하는 단계;
(g) 상기 항공기의 상태정보에 기초하여 상기 EM DB에서 상기 항공기, 고도, 속도 및 선회율에 대응하는 EM 데이터의 기동특성값을 확인하는 단계;
(h) 상기 항공기의 속도 및 선회율에 대응하는 기동특성값이 EM 데이터의 제한범위를 벗어나는 경우, 상기 항공기의 속도와 선회율이 EM 제한범위 내에서 유지되도록 비행하는 조종사의 조종 경향을 모의하도록 상기 기동지시를 수정하는 단계; 및
(i) 상기 기동지시에 대응하여 상기 항공기의 기동 변화량을 산출하고, 산출한 상기 기동변화량에 따라 상기 항공기의 상태정보를 갱신하는 단계를 포함하고;
상기 (h) 단계는 상기 항공기의 속도 및 선회율에 대응하는 EM 특성값이 최대양력 제한범위를 벗어난 경우 추력값을 최대추력값으로 수정하고 상기 항공기의 상승각을 감소시켜 속도를 증가시키도록 상기 기동지시를 수정하는 단계, 상기 항공기의 속도 및 선회율에 대응하는 EM 특성값이 최대하중배수 제한범위를 벗어난 경우 선회율을 감소시키고 속도를 감소시키도록 상기 기동지시를 수정하는 단계, 및 상기 항공기의 속도 및 선회율에 대응하는 EM 특성값이 최대속도 제한범위를 벗어난 경우 추력값을 감소시켜 속도가 감소되도록 상기 기동지시를 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교전급 항공기 기동 시뮬레이션 방법.
제1항에 있어서,
상기 (f) 내지 (i) 단계는 일정 주기로 반복하여 수행되는 것을 특징으로 하는 교전급 항공기 기동 시뮬레이션 방법.
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제1항에 있어서,
상기 기동특성값은 상기 항공기의 양력, 코너 속도, 하중배수, 및 속도 중 중 적어도 하나의 특성값을 나타내는 것을 특징으로 하는 교전급 항공기 기동 시뮬레이션 방법.
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제1항, 제2항, 제4항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
교전급 항공기 기동 시뮬레이터에 있어서,
기동지시가 입력되는 사용자 인터페이스부;
항공기의 기동특성을 나타내는 EM 데이터에 관한 EM DB;
항공기의 상태정보가 저장된 상태정보저장부;
상기 항공기의 상태정보에 기초하여 상기 EM DB에서 상기 항공기, 고도, 속도 및 선회율에 대응하는 EM 데이터의 기동특성값을 확인하는 EM 데이터확인부;
상기 항공기의 속도 및 선회율에 대응하는 기동특성값이 EM 데이터의 제한범위를 벗어나는 경우, 상기 항공기의 속도와 선회율이 EM 제한범위 내에서 유지되도록 비행하는 조종사의 조종 경향을 모의하도록 상기 기동지시를 수정하는 기동지시수정부; 및
상기 기동지시에 대응하여 상기 항공기의 기동 변화량을 산출하고, 산출한 상기 기동변화량에 따라 상기 항공기의 상태정보를 갱신하는 기동산출갱신부를 포함하고;
상기 EM DB는 항공기의 기동성능을 나타내는 EM 차트를 항공기 기종별, 고도별로 분류하고, 고도별로 분류된 EM 차트를 분할하여 그리드화하고 각각의 그리드에 상기 항공기의 기동특성값을 부여하여, 상기 항공기 기종, 고도, 속도 및 선회율에 따라 상기 기동특성값을 테이블로 구축하여 마련되고;
상기 기동지시수정부는 상기 항공기의 기동상태에 대응하는 EM 데이터 값이 최대양력 제한범위를 벗어난 경우 추력값을 최대추력값으로 수정하고 상기 항공기의 상승각을 감소시켜 속도를 증가시키도록 상기 기동지시를 수정하며, 상기 항공기의 기동상태에 대응하는 EM 데이터 값이 최대하중배수 제한범위를 벗어난 경우 선회율을 감소시키고 속도를 감소시키도록 상기 기동지시를 수정하고, 상기 항공기의 기동상태에 대응하는 EM 데이터 값이 최대속도 제한범위를 벗어난 경우 추력값을 감소시켜 속도가 감소되도록 상기 기동지시를 수정하는 것을 특징으로 하는 교전급 항공기 기동 시뮬레이터.
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