항공우주시스템공학회 2019년도 추계학술대회 SASE 2019 Fall Conference 유인헬기의 무인화를 위한 제자리비행 제어법칙 개발 박종근 1,† · 문정호 2 1 대한항공 항공기술연구원 2 청주대학교 무인기항공기학과 Development of Flight Control Law at Hovering Flight for the Conversion Manned Helicopter into Unmanned Helicopter. Jong-Geun Park 1,† and JungHo Moon 2 1 Koreanair Research and Development Center 2 ChungJu University UAV Department Abstract : 본 논문에서는 유인헬기의 무인화를 위한 비행제어법칙 개발 내용 및 비행시험 결과를 설명 한다. 대한항공 항공기술연구원에서 2014년부터 연구개발을 수행한 MD500 헬리콥터의 무인화 사업을 수행하였으며 지난 7월 성공적으로 무인헬기 제자리 비행을 수행하였다. 본문은 제자리 비행 및 저속 비행 시 일반적인 헬리콥터가 가지는 동역학적 불안정성 및 장주기 운동에 대한 안정성 보강을 위하여 설계된 제어기 구조를 기술하고 제어기의 튜닝 방법 및 분석 결과를 포함한다. Key Words : Unmanned Helicopter (무인헬리콥터), Flight Control System (비행제어시스템), Control Law (제어법칙), Flight Test (비행시험) 1. 서 론 최근 무인기 시장이 활발히 커지고 있는 가운데, 무 인기와 더불어 드론 등 무인 회전익기에 대한 관심도 급속히 증가하고 있다. 헬리콥터 및 드론으로 대변되 는 회전익기는 고정익 비행기가 할 수 없는 수직이착 륙 및 제자리 비행이 가능하다는 큰 장점을 가지고 있 다. 이러한 장점에 의해 민간과 군에서 끊임없는 관심 을 받으며 개발이 활발히 진행되고 있는 분야이다. 하 지만, 회전하는 로터로부터 추력을 얻는 태생적 기계 운용 구조의 복잡성으로 고정익 항공기 대비 불안정성 이 높다는 큰 단점을 품고 있다. 이러한 단점을 해결 하고자 현재는 무인 회전익 항공기로써의 방향성을 가 지고 안정성을 높이고 실제 파일럿이 투입되기 위험한 임무 등에 사용될 목적 등으로 기술개발이 활발히 이 루어지고 있다. †교신저자 ( Corresponding Author ) E-mail: [email protected] Copyright Ⓒ The Society for Aerospace System Engineering 회전익 항공기 개발 흐름에 맞추어 대한항공 항공기 술연구원에서는 2014년부터 MD500 헬리콥터의 무인 화 연구개발을 수행하였으며 [1][2] 지난 2019년 7월 성 공적으로 비행을 수행하였다. 본 논문에서는 해당 사 업의 결과물의 일환으로 설계된 유인헬기의 무인화를 위한 비행제어시스템 중 제자리 비행을 위한 비행제어 법칙 개발 결과에 대한 설명 및 비행시험결과를 기술 한다. 2. 비행 제어 법칙 제어법칙은 비행제어컴퓨터(FLCC: Flight Control Computer)에 탑재되는 OFP(Operational Flight Program)의 일부로 비행체의 비행 및 임무수행이 가 능한 조종특성을 제공하는 알고리즘이다. 제어법칙의 기능은 기본적인 자세제어를 위한 조종안정성 증강기 능(SCAS) 외에 조종방식에 따라 반자동 모드와 자동 모드로 추가 구분하되 비행관리 기능을 포함하는 등 개발단계에서 세부적으로 정의되어 개발이 수행된다. 무인 헬리콥터의 특성상 외란 상황 등 이상 상황에 서 조종사의 조종을 받아 정상상태로 돌아갈 수 없기 때문에 헬리콥터의 동특성 파악을 통해 정밀한 모델을 도출하고 보다 안정된 제어기를 설계하는 것이 무엇보 FB1-4 1