KR102385272B1 - 항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템 및 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항공기의 대기자료장치(Air Data System, ADS) 비상모드가 인가되면, 오토파일럿 장치의 속도 제어를 비활성화시키는 비행제어장치, 상기 항공기의 비행 자세를 제어하기 위한 트림 피치 자세 명령을 생성하는 ADS 비상 모드 피치 자세 명령 생성기 및 상기 트림 피치 자세 명령을 입력 받아 상기 항공기의 비행 자세를 제어하는 자세 조종안정성 증강 제어 모듈을 포함하는 항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템으로서, 본 발명에 의하면, 이중화 대기자료장치와 오토파일럿이 탑재된 항공기의 대기자료장치 이상(Abnormal) 출력 상황에서의 항공기 비행안전성 영향성 최소화할 수 있다.
Description
본 발명은 항공기의 대기자료장치 이상 출력 상황에서의 항공기 비행 안전성 영향을 최소화하기 위한 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 오토파일럿(자동조종장치)을 포함한 비행제어컴퓨터가 탑재된 항공기는 안전한 비행을 위해서 대기자료장치(Air Data System, 이하 ADS)의 대기속도, 압력고도, 받음각(Angle of Attack, AOA) 및 옆미끄러짐각(Angle of Sideslip, AOS)을 사용하여 자세 안정화 및 자동항법비행을 수행한다. 따라서, ADS의 고장(Failure) 또는 이상(Abnormal)이 발생하면 항공기 안전에 심각한 결과를 초래하게 되므로 이를 방지하기 위해 다중화된 ADS로 비행제어 시스템을 설계하는 것이 일반적이다.
이러한 다중화 ADS가 적용된 비행제어컴퓨터는 대기자료장치의 연동 상태(Communication Status)나 정상 상태(Healthy)를 판단하여 센서 출력값의 신뢰도를 판단하고 고장 또는 이상 센서 출력값을 배제하고 나머지 정상적인 센서의 출력값만 사용하여 비행 안전 영향성을 최소화한다. 그러나, 항공기의 개발 비용 및 예산, 중량, 시스템 복잡도 절감 등의 개발 시스템 제한사항을 이유로 단일 또는 이중화 ADS로 개발되는 항공기의 경우, 고장/이상에 따른 비행 안전성 저하 가능성이 높아지므로 이에 대한 대책이 필수적이다.
3중화 이상의 대기자료장치가 장착된 비행제어컴퓨터는 다양한 voting 방식을 사용하여 각 센서 출력값을 모니터링하여 각 출력값의 고장 또는 이상 유무를 비교적 손쉽게 검출하고 배제가 가능하다. 그러나 3중화 미만으로 설계된 항공기의 경우, 대기자료장치의 고장/이상이 발생하면 voting 방식을 사용할 수 없으므로 대기자료장치의 정상 유무를 판단하는데 상대적으로 제약이 존재한다.
한편, 3중화 미만의 대기자료장치가 장착된 항공기는 대기자료장치가 고장(Failure)인 경우에는 고장 상태 신호(연동 통신 결함 또는 센서 자체 판단 고장)를 이용해 해당 센서의 출력값을 손쉽게 배제가 가능하다. 일반적으로 가용한 모든 대기자료장치가 고장인 경우, 비행제어컴퓨터는 고장 발생 즉시 대기자료장치 출력값을 모두 배제하고 대체 가능한 신호로 전환하게 되는데 이를 ADS 비상모드라고 한다. 이와 마찬가지로 ADS 비상모드로 진입(자동 또는 수동 인가)하였을 경우에도 마찬가지로 모든 대기 센서로부터의 출력값은 다른 가용 신호로 전환하게 되는데, 일반적으로 고도의 경우 기압고도에서 항법장치로부터 수신된 GPS 고도로 전환하고, 속도는 사전 정의된 일정 속도값으로, 받음각과 옆미끄러짐각의 경우에는 0으로 초기화 및 고정하여 이상 출력값에 의한 비행안전 영향성을 최소화하게 된다.
그러나 대기자료장치와의 통신 및 대기자료장치 자체 점검 상태가 정상(Healthy)인 상황에서 대기자료장치 내/외부의 이물질 또는 얼음 등에 의한 압력 센서 측정값 이상/오류(Abnormal)를 유발하는 경우는 대기자료장치의 이상/오류 출력값의 배제가 현실적으로 불가능하며, 이를 사용한 비행제어컴퓨터의 제어이득 산출 오류 및 비행모드 판단 기능에 영향을 줄 수 있으므로 비행안전 영향성이 매우 크다. 비행제어의 안정성은 군사용/전투용 항공기에 보다 중요한 요소이며, 본 발명은 군사용/전투용 항공기에 적용될 수 있다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 이중화 대기자료장치와 오토파일럿이 탑재된 항공기의 대기자료장치 이상(Abnormal) 출력 상황에서의 항공기 비행안전성 영향성 최소화를 위한 항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템 및 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 관점에 의한 항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템은, 항공기의 대기자료장치(Air Data System, ADS) 비상모드가 인가되면, 오토파일럿 장치의 속도 제어를 비활성화시키는 비행제어장치 및 상기 항공기의 비행 자세를 제어하기 위한 트림 피치 자세 명령을 생성하는 ADS 비상 모드 피치 자세 명령 생성기를 포함한다.
그리고, 상기 ADS 비상 모드 피치 자세 명령 생성기는, 상기 항공기의 수평 고도에서의 직선비행과 수평 고도에서의 선회비행 조건에서 해석된 트림 피치 데이터를 출력하는 트림 피치 데이터 출력 모듈, 상기 항공기의 고도 변화 시 일정 속도 범위 유지를 위해 상기 트림 피치 데이터에 고도변화에 대해 사전 설계된 피치 자세 보상 명령을 출력하는 보상 피치 데이터 출력 모듈 및 비행 중 실시간으로 상기 트림 피치 데이터를 보상하기 위한 항공기의 트림 상태를 추정하여 해석 모델 기반의 트림 피치 데이터 오차를 출력하는 트림 상태 추정 보상기를 포함하여, 상기 트림 피치 데이터에 상기 트림 피치 데이터 오차를 보상하여 상기 트림 피치 자세 명령을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트림 상태 추정 보상기는 상기 항공기의 비행체 상태정보, 상기 오토파일럿 장치로부터 수신되는 현재 고도 및 속도에서의 상승각 및 하강각, 가속도, 각속도, 받음각(Angle of Attack, AOA) 및 옆미끄러짐각(Angle of Sideslip, AOS) 정보 중 측정 또는 가용한 정보를 활용하여 각각이 기 설정된 트림 충족 범위를 만족할 경우에만, 상기 트림 피치 데이터 오차를 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트림 피치 데이터는 상기 항공기의 각 비행 조건에 대해서 상기 오토파일럿 장치 및 상기 자세 조종안정성 증강 제어 모듈에 사용된 공력모델을 사용하여 해석된 데이터인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 대기자료장치는 둘 이상이며, 상기 비행제어장치는 상기 항공기에 인가된 속도 명령에서의 트림 피치 자세와 둘 이상의 상기 대기자료장치 각각의 받음각 측정값을 비교하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 비행제어장치는 둘 이상의 상기 대기자료장치 중 상기 받음각 측정값이 상기 항공기의 현재 트림 피치 자세와 근사한 정도에 의해 둘 이상의 상기 대기자료장치 중 정상인 대기자료장치를 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비행제어장치는 둘 이상의 상기 대기자료장치 중 선택된 대기자료장치가 없는 경우 상기 대기자료장치(Air Data System, ADS) 비상모드를 유지시키는 것을 특징으로 한다.
다음, 본 발명의 일 관점에 의한 항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 방법은, 항공기의 대기자료장치(Air Data System, ADS) 비상모드가 인가되면, 비행제어장치에 의해 오토파일럿 장치의 속도 제어를 비활성화시키는 단계 및 ADS 비상 모드 피치 자세 명령 생성기에 의해 상기 항공기의 비행 자세를 제어하기 위한 트림 피치 자세 명령을 생성하는 단계를 포함한다.
그리고, 상기 트림 피치 자세 명령을 생성하는 단계는, 상기 항공기의 수평 고도에서의 직선비행과 수평 고도에서의 선회비행 조건에서 해석된 트림 피치 데이터를 출력하는 단계, 상기 항공기의 고도 변화 시 일정 속도 범위 유지를 위해 기 트림 피치 데이터에 고도변화에 대해 사전 설계된 피치 자세 보상 명령을 출력하는 단계 및 비행 중 실시간으로 상기 트림 피치 데이터를 보상하기 위한 항공기의 트림 상태를 추정하여 해석 모델 기반의 트림 피치 데이터 오차를 출력하는 단계를 포함하여, 상기 트림 피치 데이터에 상기 트림 피치 데이터 오차를 보상하여 상기 트림 피치 자세 명령을 생성하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 트림 피치 데이터 오차를 출력하는 단계는, 상기 항공기의 비행체 상태정보, 상기 오토파일럿 장치로부터 수신되는 현재 고도 및 속도에서의 상승각 및 하강각, 가속도, 각속도, 받음각(Angle of Attack, AOA) 및 옆미끄러짐각(Angle of Sideslip, AOS) 정보 중 측정 또는 가용한 정보를 활용하여 각각이 기 설정된 트림 충족 범위를 만족할 경우에만, 상기 트림 피치 데이터 오차를 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트림 피치 데이터는 상기 항공기의 각 비행 조건에 대해서 상기 오토파일럿 장치에 사용된 공력모델을 사용하여 해석된 데이터인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 항공기에 인가된 속도 명령에서의 트림 피치 자세와 상기 대기자료장치 각각의 받음각 측정값을 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 비교하는 단계에 의해 둘 이상의 상기 대기자료장치 중 상기 받음각 측정값이 상기 항공기의 현재 트림 피치 자세와 근사한 정도에 따라 둘 이상의 상기 대기자료장치 중 정상인 대기자료장치를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 피치 자세 명령을 생성하도록 제어하는 단계에 의해 둘 이상의 상기 대기자료장치 중 선택된 대기자료장치가 없는 경우 상기 대기자료장치(Air Data System, ADS) 비상모드를 유지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 대기자료장치의 이상 출력 상황에서 ADS 비상 모드로 진입하여 Offline 및 Online으로 산출된 트림 피치 자세 명령을 전환/사용할 경우, 항공기 비행안전 영향성을 최소화하면서 조종사 또는 운용자가 비상상황에 충분한 시간 여유를 확보하고 대응할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는, 기존에 개발된 유인 또는 무인 항공기 중에서 오토파일럿 기능과 이중화 또는 단일 대기자료장치를 탑재한 항공기에 적용할 경우, 대기자료장치 이상 현상에 의한 항공기 비행안전성을 향상시킬 수 있으므로 항공기 추락 등의 안전사고 발생 확률을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는, 이중화 대기자료장치의 출력값에 편차 등의 이상 현상이 발생한 상태에서 ADS 비상 모드 피치 자세 명령 생성기 모듈을 활용할 경우, 트림 피치 자세로 전환하고 비행체가 안정화된 상태에서 출력된 각각의 측정값을 여러 고도/속도 조건에서 비행체의 트림 피치 자세와 노브 속도 명령과 비교하여 참값에 근접한 대기자료장치를 선택할 수 있으므로 조종사 또는 운용자로 하여금 정상 센서를 판단/선택하는데 용이한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에서의 트림 피치 자세 보상의 예시를 나타낸 것이다.
도 3은 ADS 센서 상태 판단 및 선택을 위한 절차 예시를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 ADS 비상시 정상 센서 판단 절차를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에서의 트림 피치 자세 보상의 예시를 나타낸 것이다.
도 3은 ADS 센서 상태 판단 및 선택을 위한 절차 예시를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 ADS 비상시 정상 센서 판단 절차를 나타낸 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템 및 제어 방법을 설명하기로 한다.
본 발명은 voting 방식 적용이 불가능한 항공기의 대기자료장치(ADS) 이상으로 인해 ADS 비상모드로 진입하는 경우의 비행 자세 제어를 위한 것이다.
즉, ADS가 정상인 상황에서 ADS의 출력값을 신뢰할 수 없는 경우 트림 데이터를 이용하여 피치 자세 명령을 생성하여 제어하고, ADS 출력값의 신뢰성을 재점검하여 선택 가능한 ADS에 의해 제어되게 하거나 ADS 비상모드를 유지하도록 제어하는 것이다.
본 발명은 이 같은 과제를 달성하기 위해, 다음과 같이 4가지 기법을 제안한다.
1) ADS 비상모드 인가 시, 오토파일럿 장치의 고도/속도 제어 구조 전환 기법
2) ADS 비상모드 인가 시, 자세안정화제어기의 입력을 기존 오토파일럿 피치 자세 명령에서 비행제어장치에서 계산한 트림 피치 자세 명령으로 전환하는 기법
3) 비행체 상태정보(항법장치, 대기자료장치, 중량 및 형상 정보(플랩, 착륙장치 등의 상태))를 이용한 "Online 트림 상태 추정/보상기" 와 공력 모델을 이용해 사전 설계 및 해석된 "Offline 해석 트림 데이터" 의 ADS 비상 모드 피치 자세 명령 생성기
4) ADS 비상 조치 이후 항공기 안정화 상태(트림 상태)에서 노브(Knob) 방식에서의 (헤딩 or 코스 or 뱅크)와 고도, 속도 명령을 인가하여 비행체를 운용하는 방식
고도/속도 명령을 변화시키면서(고도 증가/감소, 속도 증가/감소) 각 고도/속도 트림 상태에서 이중화 대기자료장치의 각 센서 출력값과 비행제어장치에서 계산한 트림 피치 자세 대비 현재 대기자료장치 각각 받음각 출력값 비교, 그리고 오토파일럿 속도 명령 대 현재 대기자료장치 각각의 속도 출력값 비교하여 이중화 대기자료장치 중 트림 받음각, 속도 데이터와 근접한 ADS 센서 판단 및 선택하는 기법
이하 상기 4가지 기법을 도 1 내지 도 4를 참조하여 아래에서 세부적으로 기술하도록 한다.
1) 오토파일럿의 고도/속도 제어 구조 전환 기법
ADS 비상모드가 인가(자동 or 수동) 된 경우, 탑재된 오토파일럿 장치는 기존의 고도/속도 제어 구조를 다음과 같이 전환한다. [도1]의 오토파일럿 내부 구조 전환 기법
| 오토파일럿 구조 (ADS 비상모드 인가 전) |
오토파일럿 구조 (ADS 비상모드 인가 후) |
|
| 고도 제어 방식 | 추력을 이용한 고도 제어 방식 또는 피치를 이용한 고도 제어 방식 | 추력을 이용한 고도 제어 방식 |
| 속도 제어 방식 | 추력을 이용한 속도 제어 방식 또는 피치를 이용한 속도 제어 방식 | 모든 속도 제어 방식 비활성화 |
2) 트림 피치 자세 명령으로 전환하는 기법
ADS 비상모드가 인가(자동 or 수동) 된 경우, 자세 조종안정성 증강 제어 모듈의 입력은 다음과 같이 전환되도록 한다.
| ADS 비상모드 인가 전 | ADS 비상모드 인가 후 | |
| 자세 조종 안정성 증강 제어 모듈 입력 | 고도 또는 속도 제어를 위한 피치 자세 명령 | 트림 피치 자세 명령 |
3) ADS 비상 모드 피치 자세 명령 생성기
3-1) Offline 해석 트림 데이터
: Offline 해석 트림 데이터는 항공기의 오토파일럿 및 자세 조종안정성 증강 제어 모듈에 사용된 공력모델을 사용하여 해석된 각 비행 조건(고도, 속도, 뱅크각, 총 중량, 무게중심, 착륙 장치 상태, 플랩 형상 등)에 대한 트림 데이터를 의미한다.
Offline 해석 트림 데이터는 1) 수평 고도에서의 직선비행(뱅크각-bank angle 0deg)과 수평 고도에서의 선회비행(일정 뱅크각) 조건에서 해석된 트림 피치 데이터 출력 모듈, 2) 고도 변화 시 일정한 속도 범위 유지를 위한 보상 피치 데이터 출력 모듈로 구성된다.
트림 피치 데이터 모듈은 ADS 비상모드와 관계없이 오토파일럿의 현재 고도(or 상승/하강각 or 상승/하강율) 명령, 속도명령, 뱅크 명령에 해당하는 수평 직선/선회 트림 피치 자세 데이터를 출력한다. 출력된 수평 직선/선회 트림 피치 자세 데이터는 보상 피치 데이터 모듈의 출력값이 보상되어 최종적인 트림 피치 자세 명령으로 출력된다.
여기서, 보상 피치 데이터 모듈은 ADS 비상모드에서 착륙을 위해 귀환 중 고도 상승/하강 시에 실속 속도 이상의 일정한 속도 범위를 유지하여 비행안전성을 확보할 수 있도록 고도 명령 또는 상승/하강각 명령 또는 상승/하강율 명령에 대해 사전 설계된 피치 자세 보상값을 출력한다.
3-2) Online 트림 상태 추정/보상기
: Online 트림 상태 추정 보상기는 항법장치와 대기자료장치가 모두 정상인 상태에서만 동작하는 모듈로, 비행체 상태정보(항법장치, 대기자료장치, 중량 및 형상 정보(플랩, 착륙장치 등의 상태))를 이용하여 비행 중 실시간으로 동작하는 트림 상태 판단/보상 모듈로 Offline 해석 트림 데이터를 보상하는 기능을 수행한다.
Offline 해석 트림 데이터는 항공기 내/외적 구조 변형 및 수리/개조 등으로 인해 점차 출력 트림 데이터의 오차가 증가하게 된다. 따라서 Online 트림 상태 추정/보상기는 이러한 트림 해석 데이터의 추정 오차를 제한시키고 트림 피치 자세의 정확도를 증가시키는 역할을 수행한다.
이를 위해 Online 트림 상태 추정 보상기는 수신된 비행체 상태정보와 함께 현재 고도, 속도에서 상승각 및 하강각, 가속도, 각속도, 받음각(Angle of Attack, AOA) 및 옆미끄러짐각(Angle of Sideslip, AOS) 정보 중 측정 또는 가용한 정보를 활용하여 각각의 기 설정된 트림 충족 범위를 만족할 경우, 해당 고도/속도에서의 수평 직선/선회 트림 피치 자세 데이터를 추정하여 출력하고, 기 설정된 트림 충족 범위를 만족하지 못한 경우에는 초기값으로 0의 값을 출력한다.
각 비행조건에 맞게 획득된 트림 상태 보상값은 비행안전성을 고려하여, 트림 데이터 보상 허용 범위를 설정하여 허용 범위 내인 경우 보상하도록 한다.(도 2) 트림 피치 보상 허용 범위는 트림 피치 자세 오차에 따른 속도 오차 범위를 확인하여 설정하도록 한다. 근접 또는 동일 비행 조건에서의 트림 피치 자세 추정값이 일정한 기준 개수 이상 획득된 경우에 평균값을 사용하여 보상하도록 한다. 실속 진입을 고려하여 비행안전성 확보를 위해 속도 구간에 따라 낮은 속도 영역에서는 획득된 트림 피치 자세 추정값 중 가장 작은 값을 사용할 수 있다.
4) 정상 ADS 센서 판단 및 선택 기법
도 3을 참조하면, ADS 비상모드로 진입된(수동 또는 자동 인가) 상태인 경우, 내부 조종사 또는 운용자는 노브 방식의 뱅크모드로 조종방식을 변경한다. 이 상태에서 수평 직선 비행(고도 유지, 뱅크 0도)을 수행할 경우 비행체는 앞서 제안한 3)항목의 트림 피치 자세를 유지하게 되므로 고도가 안정화된 상태가 되면 비행체의 속도는 비행체 형상 조건에 맞는 트림 속도로 안정화되게 된다.
이 때, 고도가 일정하게 유지되고 속도가 안정화되는 트림 조건에서는 피치 자세와 받음각이 일치하게 되므로, 도 4에서 참조되는 바와 같이 이중화 ADS의 출력값을 모니터링하여 현재의 비행체 트림 피치 자세 대비 각 ADS의 받음각 측정치가 근접한 센서를 확인한다.
또한, 노브 방식에서 인가한 속도 명령과 각 ADS의 속도 측정치를 비교하여 근접센서를 확인한다. 트림 피치 자세 및 속도 명령에 근접한 센서가 확인 된 경우, 속도/고도를 변경하면서 반복하여 근접 센서를 재확인하여 이중화 ADS 센서 중 정상 센서를 선택하도록 한다. 그래서, 정상 ADS 센서에 의해 피치 자세 명령을 생성하여 제어되게 한다.
만약 근접한 센서를 확인 할 수 없는 경우에는 ADS 비상모드를 유지하여 트림 피치 자세 명령에 의해 자세가 제어되게 한다.
이상과 같이, 본 발명은 ADS 비상모드 인가 후 비행제어장치(오토파일럿+자세 조종안정성 증강 제어 모듈)에 탑재 가능한 트림 데이터(Offline 해석 트림 데이터와 Online 트림 상태 추정/보상기)를 이용함으로써 ADS 이상의 비상 모드에서도 항공기의 자세가 안정적으로 제어될 수 있게 한다.
이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
Claims (14)
- 항공기의 대기자료장치(Air Data System, ADS) 비상모드가 인가되면, 오토파일럿 장치의 속도 제어를 비활성화시키는 비행제어장치;
상기 항공기의 비행 자세를 제어하기 위한 트림 피치 자세 명령을 생성하는 ADS 비상 모드 피치 자세 명령 생성기; 및
상기 트림 피치 자세 명령을 입력으로 하여 상기 항공기의 비행 자세를 제어하는 자세 조종안정성 증강 제어 모듈을 포함하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 ADS 비상 모드 피치 자세 명령 생성기는,
상기 항공기의 수평 고도에서의 직선비행과 수평 고도에서의 선회비행 조건에서 해석된 트림 피치 데이터를 출력하는 트림 피치 데이터 출력 모듈;
상기 항공기의 고도 변화 시 일정 속도 범위 유지를 위해 상기 트림 피치 데이터에 고도변화에 대해 사전 설계된 피치 자세 보상 명령을 출력하는 보상 피치 데이터 출력 모듈; 및
비행 중 실시간으로 상기 트림 피치 데이터를 보상하기 위한 항공기의 트림 상태를 추정하여 해석 모델 기반의 트림 피치 데이터 오차를 출력하는 트림 상태 추정 보상기를 포함하여,
상기 트림 피치 데이터에 상기 트림 피치 데이터 오차를 보상하여 상기 트림 피치 자세 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템. - 청구항 2에 있어서,
상기 트림 상태 추정 보상기는 상기 항공기의 비행체 상태정보, 상기 오토파일럿 장치로부터 수신되는 현재 고도 및 속도에서의 상승각 및 하강각, 가속도, 각속도, 받음각(Angle of Attack, AOA) 및 옆미끄러짐각(Angle of Sideslip, AOS) 정보 중 측정 또는 가용한 정보를 활용하여 각각이 기 설정된 트림 충족 범위를 만족할 경우에만, 상기 트림 피치 데이터 오차를 출력하는 것을 특징으로 하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템. - 청구항 3에 있어서,
상기 트림 피치 데이터는 상기 항공기의 각 비행 조건에 대해서 상기 오토파일럿 장치 및 상기 자세 조종안정성 증강 제어 모듈에 사용된 공력모델을 사용하여 해석된 데이터인 것을 특징으로 하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템. - 청구항 3에 있어서,
상기 대기자료장치는 둘 이상이며,
상기 비행제어장치는 상기 항공기에 인가된 속도 명령에서의 트림 피치 자세와 둘 이상의 상기 대기자료장치 각각의 받음각 측정값을 비교하는 것을 특징으로 하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템. - 청구항 5에 있어서,
상기 비행제어장치는 둘 이상의 상기 대기자료장치 중 상기 받음각 측정값이 상기 항공기의 현재 트림 피치 자세와 근사한 정도에 의해 둘 이상의 상기 대기자료장치 중 정상인 대기자료장치를 선택하는 것을 특징으로 하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템. - 청구항 6에 있어서,
상기 비행제어장치는 둘 이상의 상기 대기자료장치 중 선택된 대기자료장치가 없는 경우 상기 대기자료장치(Air Data System, ADS) 비상모드를 유지시키는 것을 특징으로 하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템. - 항공기의 대기자료장치(Air Data System, ADS) 비상모드가 인가되면, 비행제어장치에 의해 오토파일럿 장치의 속도 제어를 비활성화시키는 단계;
ADS 비상 모드 피치 자세 명령 생성기에 의해 상기 항공기의 비행 자세를 제어하기 위한 트림 피치 자세 명령을 생성하는 단계; 및
자세 조종안정성 증강 제어 모듈에 의해 상기 트림 피치 자세 명령을 입력으로 하여 상기 항공기의 비행 자세를 제어하는 단계를 포함하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 트림 피치 자세 명령을 생성하는 단계는,
상기 항공기의 수평 고도에서의 직선비행과 수평 고도에서의 선회비행 조건에서 해석된 트림 피치 데이터를 출력하는 단계;
상기 항공기의 고도 변화 시 일정 속도 범위 유지를 위해 기 트림 피치 데이터에 고도변화에 대해 사전 설계된 피치 자세 보상 명령을 출력하는 단계; 및
비행 중 실시간으로 상기 트림 피치 데이터를 보상하기 위한 항공기의 트림 상태를 추정하여 해석 모델 기반의 트림 피치 데이터 오차를 출력하는 단계를 포함하여,
상기 트림 피치 데이터에 상기 트림 피치 데이터 오차를 보상하여 상기 트림 피치 자세 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 트림 피치 데이터 오차를 출력하는 단계는,
상기 항공기의 비행체 상태정보, 상기 오토파일럿 장치로부터 수신되는 현재 고도 및 속도에서의 상승각 및 하강각, 가속도, 각속도, 받음각(Angle of Attack, AOA) 및 옆미끄러짐각(Angle of Sideslip, AOS) 정보 중 측정 또는 가용한 정보를 활용하여 각각이 기 설정된 트림 충족 범위를 만족할 경우에만, 상기 트림 피치 데이터 오차를 출력하는 것을 특징으로 하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 트림 피치 데이터는 상기 항공기의 각 비행 조건에 대해서 상기 오토파일럿 장치 및 상기 자세 조종안정성 증강 제어 모듈에 사용된 공력모델을 사용하여 해석된 데이터인 것을 특징으로 하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 항공기에 인가된 속도 명령에서의 트림 피치 자세와 상기 대기자료장치 각각의 받음각 측정값을 비교하는 단계를 더 포함하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 비교하는 단계에 의해 둘 이상의 상기 대기자료장치 중 상기 받음각 측정값이 상기 항공기의 현재 트림 피치 자세와 근사한 정도에 따라 둘 이상의 상기 대기자료장치 중 정상인 대기자료장치를 선택하는 단계를 더 포함하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 피치 자세 명령을 생성하도록 제어하는 단계에 의해 둘 이상의 상기 대기자료장치 중 선택된 대기자료장치가 없는 경우 상기 대기자료장치(Air Data System, ADS) 비상모드를 유지시키는 단계를 더 포함하는,
항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210140479A KR102385272B1 (ko) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 항공기의 대기자료장치 비상 모드시 비행 자세 제어 시스템 및 제어 방법 |
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Citations (1)
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-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9964960B2 (en) | 2015-08-19 | 2018-05-08 | Sikorsky Aircraft Corporation | Hover attitude trim for vehicle |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 원대연 등 7인. 무인항공기 이중화 대기자료시스템 설계 및 통합 연구. 한국군사과학기술학회지. 2020년12월. 제23권,제6호,p639-649 * |
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