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영어

The Limited Authority Flight Control System (LAFCS) is essential to improving the dynamic stability and flying quality of a helicopter. This paper deals with the development of LAFCS using a model that follows the control law in order to improve the handling qualities for the hover performance and low speed, based on BO-105 helicopter model for both daytime Good Visual Environment (GVE) and in Degraded Visual Environment (DVE). Control gains are optimized in accordance to handling qualities specification, ADS-33E-PRF, with the Control Designer's Unified Interface (CONDUIT) commercial control law software. The result of the evaluation reveals that LAFCS is simple enough to implement an ACAH (Attitude Command/Attitude Hold) response type and it can provide an efficient means to achieving Level 1 handling qualities in an analysis with the CONDUIT as well as the non-real time simulation in-house software, HETLAS (HElicopter Trim Linearization And Simulation).

한국어

먼지(dust)와 안개(fog)등의 영향으로 시계가 확보되지 않은 DVE(Degraded Visual Environment) 비행환경에 서 제자리 비행(hover) 임무 수행 시, 조종사의 조종 부담의 증가로 인해 비행성(flying quality) 저하가 발생하 여 헬리콥터의 안전성 및 임무능력이 저하 될 수 있다. 선진 항공사에서는 이러한 문제점을 해결하고 헬리콥 터의 안정성(stability) 및 비행성(flying qualities)을 향상시키기 위해 모델추종제어(MFC : Model Following Control) 방법을 기반으로 하여 ADS-33E-PRF ADS-33E-PRF : Aeronautical Design Standard performance Specification Handling Qualities Requirements 헬리콥터의 비행성 및 조종성 국제표준 규격으로 비행환경에 따라 비행조종성 Level 1을 만족하기 위해 요구되는 응답형태(response type)를 제시하고, 정량적인 요구조 건인 예측 가능한 비행조종성(predicted handling quality)과 MTE(Mission Task Element) 수행을 기반으로 한 정성적 비행조종성(assigned handling quality)등의 설계/평가 기준을 제시하는 규격서. 에서 제시하고 있는 다양한 응답형태(response type)를 제공한 제한된 권한의 비행제어시스템(LAFCS: Limited Authority Flight Control System)을 연구하고 있다. 헬리콥터 비행제어법칙은 1980년대 미국 NASA (National Aeronautics and Space Administration)의 ADOCS (Advanced Digital Optical Control System) 프로 그램을 수행하여 모델추종제어 방법을 개발하고, 개조된 UH-60A Black Hawk에 적용하였다[1-3]. ADCOS에 서 개발된 모델추종제어방식은 V-22 Osprey 및 RAH-66 Comanche에 적용하였으며, 나아가 AH-64 Apach, UH-60M, CH-47 Chinook 및 S-92 등 다양한 헬리콥터 비행제어시스템에 활용되고 있다[4-7]. 그리고 개발된 비행제어법칙은 100% 조종권한의 FBW(Fly-By-Wire) 비행제어시스템 뿐만 아니라 기계식 조종계통을 포함한 제한된 권한의 비행제어시스템에 적용하고 있는 추세에 있다. 본 논문에서는 BO-105 모델을 기반으로 하여 모델추종제어 방법의 제한된 권한의 비행제어시스템을 설계하 여 다양한 응답형태를 제공함으로써 제자리 비행 영역에서 조종성(HQR: Handling Quality Rating) Level 1을 만족하는 비행제어법칙을 설계하고 평가하였다. 비행조종성 평가 기준은 ADS-33E-PRF에 명시되어 있는 제 자리 비행에 대한 예측 비행조종성(predicted flying quality) 평가 기준을 적용하였다[8]. 그리고 설계계수(design parameter)의 최적화와 평가기준의 충족여부는 상용 툴인 CONDUIT(Control Designer's Unified Interface)를 활용하였으며, 본 연구에서 개발한 비실시간 6-자유도 시뮬레이션 환경인 HETLAS (HElicopter Trim Linearization And Simulation)을 기반으로 시간영역의 동특성을 평가하였다[9]. 주파수 및 시간 영역에서의 평가 결과, 모델추종제어방식의 제한된 권한의 비행제어시스템의 적용으로 제자리 비행 영 역에서 ADS- 33E-PRF에서 제시하고 있는 예측조종성 평가 기준에 대해 비행조종성 Level 1을 만족시킬 수 있었다.