Bi-stable 작동기 기반의 항력판을 이용한 탄도 수정

Abstract

본 연구에서는 돌출(on)과 후퇴(off)를 반복할 수 있는 항력판을 이용한 탄도수정기구와 항력판 구동을 위한 on-off형 bi-stable 작동기를 제안하였다. 탄의 내부에 수납되는 항력판이 반복적으로 돌출될 때 얻어지는 제어력과 모멘트를 이용하여 재래식 탄의 탄착 정확도를 개선한다. MISSILE DATCOM을 이용하여 항력판 돌출에 따른 탄의 주요 비행형상에 대한 공력자료를 산출하였고 6자유도 비행방정식을 적분하여 탄의 비행궤적을 해석하였다. 다양한 비행환경을 고려한 Monte Carlo해석 결과, 제안된 탄도수정기구는 45.6m였던 탄의 CEP를 5.6m수준으로 크게 개선시키는 효과를 보였다. 이 과정에서 항력판은 최대 작동주파수는 3Hz와 8mm의 돌출거리를 가지고 on-off로만 동작하였다. 항력판의 구동 요구조건을 만족하는 작동기를 구현하기 위하여 레버암과 굽힘변형된 박판구조를 결합한 2단계 변위확대기구를 제안하였다. 박판구조를 굽힘변형시켜 구현한 bi-stable 구조의 스냅스루를 이용하여 on-off거동과 변위확대효과를 얻었으며 레버암형 변위확대기구와 압전작동기를 연결하여 bi-stable구조의 스냅스루에 소요되는 에너지를 공급하였다. 해석 및 실험을 통하여 주요 특성을 확인한 구성품들을 조합하여 10mm의 행정거리와 13Hz의 작동주파수를 가진 bi-stable 작동기를 구현하였다.