KR20160090055A

KR20160090055A - 가변익을 이용한 방향탐지장치

Info

Publication number: KR20160090055A
Application number: KR1020150009860A
Authority: KR
Inventors: 박현규; 우대웅
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2016-07-29
Also published as: KR101700401B1

Abstract

본 발명은 표적의 방향에 따라 표적의 위치를 탐지하는 안테나가 설치된 날개의 각도를 조절할 수 있도록 하여 날개 중량을 감소시키고 방향탐지성능을 향상시킬 수 있는 가변익을 이용한 방향탐지장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치는, 비행체(1)의 날개(2)에 안테나(10)를 장착하여 표적의 방향을 탐지하는 방향탐지장치에 있어서, 상기 안테나(10)는 상기 날개(2)에서 비행체(1)의 반대편 단부에 설치되고, 상기 날개(2)는 상기 비행체(1)에 대하여 정해진 각도범위에서 회전하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

가변익을 이용한 방향탐지장치{DIRECTION FINDING APPARATUS USING VARIABLE SWEEP WINGS}

본 발명은 비행체의 날개에 부착된 안테나를 이용하여 표적의 방향을 탐지하는 표적방향탐지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 표적의 방향에 따라 표적의 위치를 탐지하는 안테나가 설치된 날개의 각도를 조절할 수 있도록 하여 날개 중량을 감소시키고 방향탐지성능을 향상시킬 수 있는 가변익을 이용한 방향탐지장치에 관한 것이다.

비행체에서 표적의 방향을 탐지하기 위한 방법으로는 간섭계(interferometer) 방식과 크기비교(amplitude comparison) 방식이 주로 사용된다.

상기 간섭계 방식은 공간상에 배열된 2개 이상의 안테나로부터 수신된 신호의 위상차를 구하여 표적의 각도 정보를 획득함으로써 표적의 방향을 탐지하는 방식으로, 좌우로 안테나를 배열하면 표적의 방위각을 탐지할 수 있고, 상하로 안테나를 배열하면 표적의 고각을 탐지할 수 있으며, 두가지 방식을 조합함으로써 공간상에서 표적의 위치를 탐지할 수 있다.

상기 크기비교 방식은 메인 빔(main beam)의 방향이 보어사이트(boresight) 축에서 이격된 두 개 이상의 안테나를 공간상에 배열한 후, 각 안테나에 수신된 신호의 크기차로부터 표적의 각도 정보를 구하는 방식으로, 메인 빔이 반드시 보어사이트 축에서 이격되어야 하며, 일반적으로 안테나에 기움각을 주어 이를 구현하고 있다.

실제 필드에서는 상기 2가지 방식을 병행하여 사용함으로써, 각 방식의 단점을 보완하고 있다.

한편, 포탄이나 미사일 등과 같은 비행체에서는 상기 비행체(101)에 안테나(110)가 부착된 날개(102)(102')를 이용하여 표적의 각도를 추출하여 상기 비행체(101)를 표적으로 정밀하게 유도할 수 있는데, 상기 비행체(101)에 설치되는 날개(102)(102')의 각도와 상기 날개(102)(102')와 안테나(110)의 각도에 따라 방향탐지성능에 차이가 발생하는 문제점이 있었다.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 비행체(101)에서 직선익의 형태로 설치된 날개(102)의 길이방향과 안테나(110)를 평행하게 설치한 경우에는 상기 간섭계 방식의 방향탐지는 가능하지만, 크기비교방식의 방향탐지는 불가능하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 비행체(101)에서 직선익 형태의 날개(102)에 기움각을 주어 안테나(110)를 설치한 경우에는 상기 간섭계 방식과 크기비교방식을 모두 적용할 수 있어서 표적의 방향탐지성능이 향상되지만, 상기 안테나 장착을 위한 날개의 폭이 넓어져 상기 날개(102)의 중량이 증가하는 문제점이 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 비행체(101)에 전진익 또는 후퇴익 형태의 날개(102')를 설치하고, 상기 날개(102')의 길이방향과 평행하게 안테나(110)를 설치하면, 상기 안테나(110)간 이격거리가 감소하여 간섭계 방식의 방향탐지성능이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '주파수 변조기(FM)를 이용한 표적탐지시스템'이 개시되어 있다.

KR 10-0133968 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 포탄이나 미사일과 같은 비행체에서 표적의 방향을 탐지하기 위한 안테나가 설치되는 날개의 각도를 표적 탐지방식에 따라 가변되도록 함으로써, 복수의 표적탐지방식에 적용할 수 있는 가변익을 이용한 방향탐지장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치는, 비행체의 날개에 안테나를 장착하여 표적의 방향을 탐지하는 방향탐지장치에 있어서, 상기 안테나는 상기 날개에서 비행체의 반대편 단부에 설치되고, 상기 날개는 상기 비행체에 대하여 정해진 각도범위에서 회전하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 안테나는 상기 날개와 평행하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 날개의 회전에 의해서 상가 안테나의 기움각이 결정되는 것을 특징으로 한다.

상기 안테나로부터 출력된 신호를 입력받아, 표적의 위치를 산출하는 신호처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 신호처리부로부터 산출된 표적의 위치로 상기 비행체가 비행하도록, 상기 비행체의 비행을 제어하는 유도비행부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유도비행부는 상기 비행체를 상기 표적에 도달하도록 상기 비행체에 구비된 추진기관의 출력을 조절하고, 꼬리날개의 각도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기 날개는 상기 비행체)와 정해진 각도 이내에서 가변되면서 상기 표적의 위치를 탐지하는 것을 특징으로 한다.

상기 날개는 상기 표적과 정해진 거리 이내로 진입하면, 상기 날개가 상기 비행체와 수직인 직선익으로 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치에 따르면, 날개와 평행하게 안테나를 설치한 상태에서, 표적인 인접하여 종말유도가 필요한 상황에서, 상기 날개의 각도를 변경시킴으로써 복수의 방식으로 비행체가 표적의 방향을 탐지할 수 있어서, 정밀하게 표적의 위치를 산출할수 있다.

따라서, 산출된 표적의 위치로 비행체를 유도함으로써, 비행체의 표적 도달성능이 향상된다.

도 1은 종래기술에 따른 비행체에서 직선익으로 설치된 날개의 단부에 안테나가 상기 날개와 평행하게 설치된 상태를 도시한 개략도.
도 2는 도 1에서 안테나가 기움각으로 회전된 상태로 설치된 상태를 도시한 개략도.
도 3은 종래기술에 따른 비행체에서 후퇴익으로 설치된 날개의 단부에 안테나가 상기 날개와 평행하게 설치된 상태를 도시한 개략도.
도 4은 본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치가 비행체에 탑재된 상태를 도시한 사시도.
도 5는 도 4에서 날개가 후퇴익으로 조정된 상태에서의 날개와 안테나의 위치를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치가 유도탄에 적용된 상태를 도시한 평면도.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치는, 비행체(1)의 날개(2)의 단부에 안테나(10)를 상기 날개(2)와 평행하도록 설치하되, 상기 날개(2)가 상기 비행체(1)에서 정해진 범위내에서 회전되도록 한다.

본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치는 직선익일 때에는 도 4에 도시된 바와 같은 형태로 형성되고, 후퇴익으로 가변되었을 때에는 도 5에 도시된 바와 같은 상태가 된다.

도 6에는 본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치가 유도탄에 탑재된 상태가 도시되어 있다. 즉, 상기 비행체(1)의 일례로 발사체로부터 발사된 이후에 표적까지의 궤도가 유도되어 표적에 도달하도록 본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치가 사용될 수 있다.

따라서, 이하에서는 상기 유도탄을 이용하여 본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치에 대하여 설명하기로 한다.

유도탄으로 제공되는 비행체(1)에는 비행을 위해서 날개(2)가 설치된다.

상기 날개(2)는 설치각도가 상기 비행체(1)에 고정된 상태로 설치되는 것이 아니라, 일정한 범위이내에서 가변되도록 설치된다. 상기 날개(2)를 상기 비행체(1)에 대하여 정해진 각도범위 이내에서 가변되도록 상기 날개(2)를 회전시키는 날개회전부(21)가 비행체(1)에 설치된다. 모터와 같은 구동원과 기어와 같은 동력전달수단을 포함하여 구성될 수 있다.

안테나(10)는 상기 날개(2)의 단부에 상기 날개(2)와 평행하게 설치된다. 상기 안테나(10)는 상기 날개(2)와 평행하게 설치되지만, 상기 날개(2)가 비행체(1)에 대하여 정해진 각도범위이내에서 회전할 수 있으므로, 상기 날개(2)가 회전하는 각도만큼 상기 안테나(10)에 기움각에 부여된다.

즉, 상기 날개(2)가 직선익(날개와 비행체가 서로 수직인 경우)에는 간섭계 방식으로 표적의 방향을 탐지하고, 상기 날개(2)의 각도가 가변하여 후퇴익으로 되면 크기비교방식으로 표적의 위치를 탐지할 수 있다.

신호처리부(22)는 상기 비행체(1)의 일측에 설치되어, 상기 안테나(10)로부터 출력된 신호를 처리한다. 상기 신호처리부(22)는 상기 날개(2)의 각도를 가변시켜 간섭계 방식과 크기비교 방식을 모두 적용하고, 각각의 방식에서 출력되는 신호를 처리함으로써, 상기 표적의 위치를 산출할 수 있다.

한편, 상기 비행체(1)에는 비행체 고유의 기능을 담당하기 위한 구성요소가 포함된다. 예컨대, 도 6에서 상기 비행체(1)가 유도탄인 경우를 예로 하였는 바, 상기 비행체의 전방에는 표적 도달시 폭발신호를 발생시키는 신관(11)과, 표적에서 폭발력을 발생시키기 위한 탄두(12)가 탑재된다.

또한, 상기 비행체(1)의 후방에는 상기 비행체(1)를 발사체로부터 표적으로 추진시키기 위한 추진기관(14)과, 상기 비행체(1)의 방향제어를 위해 꼬리날개(2)를 구동시키는 꼬리날개 구동부(15)가 포함되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 비행체(1)를 발사체로부터 표적에 근접한 위치까지 상기 비행체(1)를 유도하기 위한 유도항법부(13)와, 상기 비행체(1)를 원하는 위치에 도달하도록 상기 비행체(1)를 조종하는 유도비행부(23)가 설치된다. 상기 유도비행부(23)는 상기 신호처리부(22)로부터 산출된 표적의 상기 비행체(1)가 도달할 수 있도록 상기 비행체(1)를 조종한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 가변익을 이용한 방향탐지장치는 바람직하게는 비행체(1)의 비행 전체에 대하여 표적의 방향을 탐지하여 비행체(1)가 표적을 향해 비행하도록 할 수도 있지만, 바람직하게는 상기 비행체(1)의 종말제어시 적용된다.

즉, 상기 비행체(1)는 발사체로부터 발사된 이후, 유도항법부(13)와 유도비행부(23)에 의해서 초기부터 중기까지 유도비행되고, 그 이후의 종말 유도 단계에서 상기 가변익을 이용한 방향탐지장치를 이용하여 제어된다.

비행체(1)가 종말 유도 단계에 진입하면, 상기 날개(2)를 전진익, 직선익과 후퇴익이 되도록 상기 날개의 각도를 조절한다. 상기 날개(2)가 전진익, 직선익 및 후퇴익을 반복하여 수행하면, 상기 안테나(10)로부터 신호가 출력되고, 상기 신호처리부(22)는 상기 안테나(10)로부터 출력된 정보를 이용하여 표적의 위치를 산출한다.

상기 신호처리부(22)에서 표적의 위치가 산출되면, 산출된 표적의 위치로 비행체(1)가 비행할 수 있도록 상기 신호처리부(22)는 상기 유도비행부(23)를 제어한다. 즉, 상기 유도비행부(23)는 비행체(1)의 추진기관(14)의 출력을 조절하여 상기 비행체(1)의 속도를 조절할 수 있다. 또한 상기 유도비행부(23)는 꼬리날개의 각도를 제어하는 꼬리날개 구동부(15)를 제어한다.

상기 비행체(1)가 표적을 추적하여 표적과 가까워지면 상기 비행체(1)의 전방에 표적이 위치하게 되므로, 표적은 간섭계 방식에서 방향탐지의 모호성을 발생시키지 않는 영역내에 위치한다. 그러므로, 상기 비행체(1)가 상기 표적과 정해진 거리 이내로 가까워지면, 간섭계 방식을 통하여 표적을 추적할 수 있도록 상기 날개(2)를 직선익으로 고정시킨다. 이렇게 상기 날개(2)가 직선익으로 고정된 상태에서, 상기 안테나(10)로부터 출력된 신호를 이용하여 상기 신호처리부(22)가 표적의 위치를 산출하고, 상기 유도비행부(23)는 상기 비행체(1)가 표적을 향하도록 비행체(1)를 비행을 제어한다.

1 : 비행체
2 : 날개
10 : 안테나
11 : 신관
12 : 탄두
13 : 유도항법부
14 : 추진기관
15 : 꼬리날개 구동부
21 : 날개회전부
22 : 신호처리부
23 : 유도비행부
101 : 비행체
102, 102' : 날개
110 : 안테나

Claims

비행체의 날개에 안테나를 장착하여 표적의 방향을 탐지하는 방향탐지장치에 있어서,
상기 안테나는 상기 날개에서 비행체의 반대편 단부에 설치되고,
상기 날개는 상기 비행체에 대하여 정해진 각도범위에서 회전하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 가변익을 이용한 방향탐지장치.
제1항에 있어서,
상기 안테나는 상기 날개와 평행하게 설치되는 것을 특징으로 하는 가변익을 이용한 방향탐지장치.
제1항에 있어서,
상기 날개의 회전에 의해서 상가 안테나의 기움각이 결정되는 것을 특징으로 하는 가변익을 이용한 방향탐지장치.
제1항에 있어서,
상기 안테나로부터 출력된 신호를 입력받아, 표적의 위치를 산출하는 신호처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변익을 이용한 방향탐지장치.
제4항에 있어서,
상기 신호처리부로부터 산출된 표적의 위치로 상기 비행체가 비행하도록, 상기 비행체의 비행을 제어하는 유도비행부를 더 포함하는 것
을 특징으로 하는 가변익을 이용한 방향탐지장치.
제6항에 있어서,
상기 유도비행부는 상기 비행체를 상기 표적에 도달하도록 상기 비행체에 구비된 추진기관의 출력을 조절하고, 꼬리날개의 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 가변익을 이용한 방향탐지장치.
제1항에 있어서,
상기 날개는 상기 비행체)와 정해진 각도 이내에서 가변되면서 상기 표적의 위치를 탐지하는 것을 특징으로 하는 가변익을 이용한 방향탐지장치.
제7항에 있어서,
상기 날개는 상기 표적과 정해진 거리 이내로 진입하면, 상기 날개가 상기 비행체와 수직인 직선익으로 고정되는 것을 특징으로 하는 가변익을 이용한 방향탐지장치.