KR101936778B1

KR101936778B1 - 발사체 받음각 측정장치 및 이를 구비하는 발사체

Info

Publication number: KR101936778B1
Application number: KR1020170151209A
Authority: KR
Inventors: 고주용; 오범석; 김영훈
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2037-11-14

Abstract

본 발명은 발사체 전방 경사면 둘레를 따라 형성되는 복수 개의 터널; 및 상기 복수 개 터널의 압력 차이를 측정하는 차압 센서;를 포함하는 발사체 받음각 측정장치를 제공하고, 이를 통해 발사체 전면에 형성된 터널과 차압센서를 이용하여 이들 터널에서 생기는 압력의 차이를 이용하여 받음각을 구함으로써 정확한 방향성을 확인할 수 있게 되는 유리한 효과가 발생한다.

Description

발사체 받음각 측정장치 및 이를 구비하는 발사체{MEASURING APPARATUS FOR ANGLE OF ATTACK OF PROJECTILE AND PROJECTILE HAVING THE SAME}

본 발명은 미사일이나 발사체에서 받음각을 측정하는 장치에 관한 것이다.

발사체가 발사된 경우 발사체 진행방향과 발사체 전면에서 불어오는 바람의 방향은 다양한 각도를 이룰 수 있다. 도 1은 발사체 전방의 바람 방향과 발사체 진행방향 사이의 관계를 보여주는 그림인데, 도 1의 (a)와 같이 발사 방향과 바람방향이 동일한 축에 있는 것이 바람직하다. 이것은 발사체는 제어 및 공력적인 측면에서 발사 방향과 바람방향이 동일한 축에 있는 것이 유리하기 때문이다. 발사체 진행방향과 바람의 방향에 상대적인 각도가 발생하면(도 1의 (b),(c)) 발사체에 롤링이 일어나는 등 제어 측면에서 불이익이 있으며 발사체에 전체적으로 벤딩(bending)이 발생해서 구조적인 하중이 커지는 문제가 있기 때문이다. 즉, 발사체가 향하는 방향과 바람이 불어오는 방향은 서로 180°를 이루도록 하여 발사체와 바람 방향은 서로 같은 축에 있도록 하여야 하는데, 이를 위해서는 먼저 발사체의 바람 방향에 대한 상대적인 각도(받음각(angle of attack))을 공기역학적으로 정확하게 측정하여야 한다.

종래의 경우 발사체의 전방에 일정 크기로 돌출된 돌출 부재를 형성하고 이를 이용하여 발사체의 속도와 받음각을 측정하는 기술이 있었다. 그런데, 이러한 경우 발사체의 속도가 매우 빠름(마하 4이상)을 고려하면 전면 돌출 부위에서 온도 상승 및 저항 증가로 불리한 점이 있었다.

본 발명은 발사체 전면에 구비되어 발사체에 저항을 일으키지 않으면서 효과적으로 발사체의 받음각을 측정하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발사체 전면에 터널을 이용하여 이들 터널에서 생기는 압력의 차이를 이용하여 받음각을 구함으로써 정확한 방향성을 확인할 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 발사체 전방 경사면 둘레를 따라 형성되는 복수 개의 터널; 및 상기 복수 개 터널의 압력 차이를 측정하는 차압 센서;를 포함하는 발사체 받음각 측정장치를 제공한다.

상기 터널의 입구는, 상기 발사체의 길이방향의 중심축에 수직한 동일면(S) 위에 존재하는 것이 바람직하다.

상기 터널이 N개 이면, 상기 동일면(S) 위에서 상기 터널의 입구와 상기 중심축(C)을 연결한 선은 각각 (360/N)°의 각도을 이룬다.

상기 터널은 제1터널 내지 제4터널(120,130,140,150)로 4개가 형성되며, 상기 동일면(S) 위에서 상기 제1터널 내지 제4터널 중 입구(121,131,141,151)가 서로 마주보는 터널쌍을 각각 제1대응터널(120,130)과 제2대응터널(140,150)이라고 하면, 제1대응터널의 입구를 연결한 선과 제2대응터널의 입구를 연결한 선은 상기 중심축(C)에서 수직하게 만난다.

상기 차압센서는 제1차압센서(210)와 제2차압센서(220)로 이루어지고, 상기 제1대응터널(120,130)은 상기 제1차압센서의 제1 및 제2포터(P1,P2)에 각각 연결된다.

상기 제1차압센서의 제1 및 제2포터(P1,P2)는 서로 연통하되 두 개의 분기유로로 분기되고, 분기유로 각각에는 제1센서(S1)와 제2센서(S2)가 구비된다.

상기 제1차압센서의 제1포터의 압력이 제2포터의 압력보다 클 경우, 상기 제1센서는 최대 5V의 신호를 발하고, 상기 제2센서는 0V의 신호를 발하게 되고,

상기 제1차압센서의 제2포터의 압력이 제1포터의 압력보다 클 경우, 상기 제1센서는 0V의 신호를 발하고, 상기 제2센서는 최대 5V의 신호를 발하게 된다.

상기 제2대응터널(140,150)은 상기 제2차압센서의 제3 및 제4포터(P3,P4)에 각각 연결된다.

상기 제2차압센서의 제3 및 제4포터(P3,P4)는 서로 연통하되 두 개의 분기유로로 분기되고, 분기유로 각각에는 제3센서(S3)와 제4센서(S4)가 구비된다.

상기 제2차압센서의 제3포터의 압력이 제4포터의 압력보다 클 경우, 상기 제3센서는 최대 5V의 신호를 발하고, 상기 제4센서는 0V의 신호를 발하고,

상기 제2차압센서의 제4포터의 압력이 제3포터의 압력보다 클 경우, 상기 제3센서는 0V의 신호를 발하고, 상기 제4센서는 최대 5V의 신호를 발하게 된다.

본 발명은 또한 이들 받음각 측정장치를 구비하는 발사체를 제공한다.

본 발명은 발사체 전면에 형성된 터널과 차압센서를 이용하여 이들 터널에서 생기는 압력의 차이를 이용하여 받음각을 구함으로써 정확한 방향성을 확인할 수 있게 되는 유리한 효과가 발생한다.

도 1은 발사체 전방의 바람 방향과 발사체 진행방향 사이의 관계를 보여주는 그림이며,
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발사체에 형성된 받음각 측정장치의 개략적인 개념도이며,
도 5은 발명의 일 실시예에 따른 발사체를 길이방향 축에 수직한 단면의 개략적인 모습이며,
도 6은 발명의 일 실시예에 따른 발사체에 구비되는 차압센서의 모습이며,
도 7은 본 발명에 따른 차압센서 작동상태를 보여준다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발사체에 형성된 받음각 측정장치의 개략적인 개념도이며, 도 5은 발명의 일 실시예에 따른 발사체를 길이방향 축에 수직한 단면의 개략적인 모습이며, 도 6은 발명의 일 실시예에 따른 발사체에 구비되는 차압센서의 모습이며, 도 7은 본 발명에 따른 차압센서 작동상태를 보여준다.

도 2 내지 도 4를 보면, 본 발명에 따른 발사체는 전방 헤드부의 경사면 둘레를 따라 복수 개의 터널(120, 130)이 형성되며, 편의상 제1터널(120), 제2터널(130)르로 호징한다. 도 2에서 보는 바와 같이 상기 터널은 서로 마주 보는 방향으로 경사지게 형성되고, 발사체 내부에 구비되는 차압센서(200)와 연통된다. 상기 두 개의 터널은 발사체 중심을 기준으로 180도 대칭되는 위치에서 발사체 내부를 향해 경사지게 형성되고, 내부의 차압센서에 연통된다.

본 발명은 도 2와 같이 바람(W1)이 발사체 정면에서 불어오는 경우에는 제1터널(120)과 제2터널(130)의 압력이 같고, 도 3과 같이 바람(W2)이 부는 경우에는 제1터널(120)의 압력이 제2터널(130) 보다 높고, 도 4와 같이 바람(W3)이 부는 경우에는 제1터널(120)의 압력이 제2터널(130)의 압력 보다 낮을 것이라는 아이디어에서 출발하였다. 그러므로, 이를 차압센서를 이용하여 감지하면 발사체 진행방향에 대한 바람의 상대적인 각도(받음각)을 알 수 있는 것이다.

상기 터널은 도 2의 도면에서는 120, 130으로 좌우 두 개의 터널만 개시되어 있으나, 서로 대응되는 위치에 두 개의 터널이 더 형성되는 것이 좋다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 발사체의 헤드부를 상측에서 바라봤을 때 상기 터널은 서로 90도의 각을 이루면서 4개가 형성된다. 도면번호 141과 151은 각각 미도시된 두 개 터널의 입구를 지칭한다. 도 5는 발사체(100)의 길이방향에 수직한 단면을 도시한 것이며, 터널의 입구를 지나는 단면을 도시한 것인데, 터널이 형성된 동일한 평면이란 의미로 동일면(S)이라고 한다. 상기 터널의 입구는, 상기 발사체의 길이방향의 중심축(C)에 수직한 동일면(S) 위에 존재하는 것이 바람직하다.

상기 터널 4개는 편의상 제1터널 내지 제4터널(120,130,140,150)로 호칭하도록 한다. 동일면(S) 위에서 상기 제1터널 내지 제4터널 중 입구(121,131,141,151)가 서로 마주보는 터널쌍을 각각 제1대응터널(120,130)과 제2대응터널(140,150)이라고 하면, 제1대응터널의 입구를 연결한 선과 제2대응터널의 입구를 연결한 선은 상기 중심축(C)에서 수직하게 만난다(도 5). 그리고, 발사체 내부에는 이들 복수 개의 터널과 연통되는 차압센서를 구비하며, 상기 차압센서는 제1차압센서(210)와 제2차압센서(220)로 이루어진다. 여기서 상기 제1대응터널(120,130)은 상기 제1차압센서의 제1 및 제2포터(P1,P2)에 각각 연결되고, 상기 제2대응터널(140,150)은 상기 제2차압센서의 제3 및 제4포터(P3,P4)에 각각 연결된다( 도 6).

상기 제1차압센서(210)의 제1 및 제2포터(P1,P2)는 서로 연통하되 두 개의 분기유로로 분기되고, 분기유로 각각에는 제1센서(S1)와 제2센서(S2)가 구비된다. 그리고, 상기 제1차압센서의 제1포터의 압력이 제2포터의 압력보다 클 경우(즉, 제1터널의 압력이 제2터널의 압력 보다 큰 경우), 상기 제1센서는 최대 5V의 신호를 발하고, 상기 제2센서는 0V의 신호를 발하게 한다. 그리고, 상기 제1차압센서의 제2포터의 압력이 제1포터의 압력보다 클 경우(즉, 제2터널의 압력이 제1터널의 압력 보다 큰 경우), 상기 제1센서는 0V의 신호를 발하고, 상기 제2센서는 최대 5V의 신호를 발하게 된다.

이와 같이, 센서 출력을 구성함으로써, 두 개 센서를 이용하되 신호 출력을 최대로 사용 가능하게 된다. 또한, 받음각 신호를 제어의 입력자료로 사용할 때 상기 0V 기준으로 정확한 방향성을 확인할 수 있게 되는 이점도 발생한다.

그리고, 상기 제2차압센서(220)의 제3 및 제4포터(P3,P4)는 서로 연통하되 두 개의 분기유로로 분기되고, 분기유로 각각에는 제3센서(S3)와 제4센서(S4)가 구비된다. 상기 제2차압센서의 제3 및 제4포터(P3,P4)는 서로 연통하되 두 개의 분기유로로 분기되고, 분기유로 각각에는 제3센서(S3)와 제4센서(S4)가 구비된다. 상기 제2차압센서의 제3포터의 압력이 제4포터의 압력보다 클 경우, 상기 제3센서는 최대 5V의 신호를 발하고, 상기 제4센서는 0V의 신호를 발하고, 상기 제2차압센서의 제4포터의 압력이 제3포터의 압력보다 클 경우, 상기 제3센서는 0V의 신호를 발하고, 상기 제4센서는 최대 5V의 신호를 발하게 되는 ㄷ등의 구성은 제1차압센서에서 설명한 바와 동일하다.

본 발명은 상기 구성에 따른 차압센서 및 터널을 구비함으로써 발사체의 받음각을 비교적 용이하게 감지할 수 있게 된다. 또한, 본 발명은 이들 받음각 측정장치를 발사체 내지 미사일에 적용하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 터널이 4개인 경우를 가정하여 설명하였으나, 더 많은 개수의 터널이 형성될 수 있음은 물론이다. 즉, 상기 터널은 N개 형성될 수 있고, 이 경우, 상기 동일면(S) 위에서 상기 N개 터널의 입구와 상기 중심축(C)을 연결한 선은 각각 (360/N)°의 각도을 이룬다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

발사체 전방 경사면 둘레를 따라 형성되는 복수 개의 터널; 및
상기 복수 개 터널의 압력 차이를 측정하는 차압 센서;를 포함하고,
상기 터널의 입구는, 상기 발사체의 길이방향의 중심축에 수직한 동일면(S) 위에 존재하고,
상기 터널은 제1터널 내지 제4터널로 4개가 형성되며, 상기 동일면(S) 위에서 상기 제1터널 내지 제4터널 중 입구가 서로 마주보는 터널쌍을 각각 제1대응터널과 제2대응터널이라고 하면, 제1대응터널의 입구를 연결한 선과 제2대응터널의 입구를 연결한 선은 상기 중심축에서 수직하게 만나며,
상기 차압센서는 제1차압센서와 제2차압센서로 이루어지고, 상기 제1대응터널은 상기 제1차압센서의 두개의 제1 및 제2포터(P1,P2)에 각각 연결되고,
상기 제1차압센서의 제1 및 제2포터(P1,P2)는 서로 연통하되 두 개의 분기유로로 분기되고, 분기유로 각각에는 제1센서(S1)와 제2센서(S2)가 구비되는 것을 특징으로 하는 발사체 받음각 측정장치.
삭제
제1항에 있어서
상기 터널이 N개 이면, 상기 동일면(S) 위에서 상기 터널의 입구와 상기 중심축(C)을 연결한 선은 각각 (360/N)°의 각도을 이루는 것을 특징으로 하는 발사체 받음각 측정장치.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1차압센서의 제1포터의 압력이 제2포터의 압력보다 클 경우,
상기 제1센서는 최대 5V의 신호를 발하고, 상기 제2센서는 0V의 신호를 발하는 것을 특징으로 하는 발사체 받음각 측정장치.
제7항에 있어서,
상기 제1차압센서의 제2포터의 압력이 제1포터의 압력보다 클 경우,
상기 제1센서는 0V의 신호를 발하고, 상기 제2센서는 최대 5V의 신호를 발하는 것을 특징으로 하는 발사체 받음각 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 제2대응터널(140,150)은 상기 제2차압센서의 제3 및 제4포터(P3,P4)에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 발사체 받음각 측정장치.
제8항에 있어서,
상기 제2차압센서의 제3 및 제4포터(P3,P4)는 서로 연통하되 두 개의 분기유로로 분기되고, 분기유로 각각에는 제3센서(S3)와 제4센서(S4)가 구비되는 것을 특징으로 하는 발사체 받음각 측정장치.
제10항에 있어서,
상기 제2차압센서의 제3포터의 압력이 제4포터의 압력보다 클 경우,
상기 제3센서는 최대 5V의 신호를 발하고, 상기 제4센서는 0V의 신호를 발하는 것을 특징으로 하는 발사체 받음각 측정장치.
제10항에 있어서,
상기 제2차압센서의 제4포터의 압력이 제3포터의 압력보다 클 경우,
상기 제3센서는 0V의 신호를 발하고, 상기 제4센서는 최대 5V의 신호를 발하는 것을 특징으로 하는 발사체 받음각 측정장치.
제1항에 기재된 받음각 측정장치를 구비하는 발사체.