[CHAPTER 8. RADAR MISSILE GUIDANCE TECHNIQUES] - 1부

챕터 8 에서는 공대공 및 지대공 미사일 시스템에서 적용하고 있는 미사일 유도 기법에 대해 알아보고 대공포 시스템의 표적 교전 방식에 대해 알아보겠다.

 

레이다 시스템에 의해 표적이 탐지되고 추적되면, 표적 교전의 마지막 단계는 표적 파괴를 위해 미사일이나 발사체를 유도하는 것이다.

미사일의 성공적인 유도를 위해서는 다음 세 가지의 기본적인 요구사항이 있다.

(1) 표적 정보(거리, 방위, 고도, 속도 등) 제공을 위한 추적 레이다의 정밀한 표적 추적 성능

(2) 표적에 대한 미사일의 위치를 추적하는 방법

(3) 표적과 미사일의 위치를 기반으로 한 화력제어 컴퓨터가 만들어내는 미사일 유도 명령

그리고 미사일은 boost, mid-course, 그리고 terminal 이렇게 세 가지의 단계를 가지고 있다.

 

(Boost 단계)

대부분의 미사일은 이 boost 단계에서는 유도를 하지 않는다.

Boost 단계에서는 전기 및 유압 시스템이 활성화되고 작동 파라미터들이 들어오기 시작한다.

미사일은 속도를 높이고 일반적으로 유도없이 비행을 한다.

(초기 Boost 단계)

 

(Mid-course 단계)

Mid-course 단계에서 미사일은 특정 유도 신호를 통해 표적 쪽으로 유도된다.

유도 신호는 미사일의 방향을 바꾸기 위해 미사일 날개를 제어한다.

날개 제어는 미사일이 roll, pitch 그리고 yaw 방향으로 움직이게 하여 결과적으로 비행 방향을 바꾼다.

일반적으로 가스 제너레이터는 작은 유압 펌프를 동작시켜 날개를 제어한다.

각 미사일은 제한된 양의 유압 유체를 가지고 있으며 이 유체는 매 제어시 마다  배출되어 없어진다.

그렇기 때문에 장거리 미사일의 경우는 이 제한된 유압 유체의 양이 매우 중요한 요소가 된다.

(Mid-course 유도 단계)

 

(Terminal 단계)

미사일의 마지막 단계는 terminal 단계이다.

이 단계에서 미사일은 탄두의 치명 반경 내에 표적이 들어오면 폭발하기 위해 표적에 충분히 접근하게 된다.

최신의 미사일은 접촉 신관과 특정 타입의 근접 신관을 모두 사용한다.

근접 신관은 명령 유도 미사일의 경우 명령 폭발, semi-active 유도 미사일은 도플러 게이트, 그리고 IR 유도 미사일은 active 레이저 신관 등을 사용한다.

 

(Terminal 유도 단계)

 

반응형

 

[명령 유도]

명령 유도는 미사일이 비행 중 화력제어 컴퓨터에서 지속적으로 보내는 경로 변경 명령을 사용한다.

이 명령은 doublets 또는 triplets로 불리는 전기적인 미사일 유도 펄스열이다.

이러한 펄스들은 각 유도 펄스 간의 간격을 변화시킴으로써 미사일의 방향 전환 명령을 제공한다.

각 펄스 또는 펄스 조합은 미사일의 roll과 pitch, yaw 명령과 연관되어 있으며 이러한 입력값들은 미사일과 표적 위치 간의 공간적인 관계에 따라 지속적으로 수정된다.

 

유도 명령은 TTR(Target Tracking Radar)의 별도의 안테나로부터 보내지고 미사일 비컨(beacon)이라 불리는 미사일에 장착된 수신 안테나로 수신된다.

이 비컨은 미사일의 후방에 장착된 특별한 라디오 송수신 장치이다.

비컨은 TTR의 추적에 대해서는 응답기(transponder)로서 동작하고 유도 명령의 수신 기능을 한다.

유도 주파수는 TTR  주파수와의 간섭을 최소화하기 위해서 TTR 주파수와 어느 정도 떨어져 있을 수 있다.

비컨은 보통 미사일의 부스터가 분리될 때까지 동작하지 않는다.

그 결과 미사일이 발사되고 최초 2~3초 간은 유도되지 못한다.

이러한 시간 지연은 모든 명령 유도 미사일 시스템이 최소 발사 거리를 갖는 이유 중 하나이기도 하다.

명령 유도는 SA-2, SA-3, SA-4, 그리고 SA-8에서 사용한다. 

 

(경로 수정 기하학적 비행-Rectified Geometry)

명령 유도 미사일은 보통 mid-course 단계에서 수정된(전체 또는 절반) 비행 또는 3점 추적 기하학적 비행을 한다.

그러나 명령 유도 미사일은 마지막 terminal 단계에서는 순수 추적 기하학적으로 변경할 수도 있다.

 

수정된 기하학적 비행은 앞으로 표적과 미사일이 어느 지점에서 만나게 될지에 대한 예측이 포함된다.

이를 위해서 표적의 방향과 움직임 속도는 추적되고 예측된다.

이후 미사일이 발사되고 미사일은 표적 쪽으로 당겨지며 충돌이 예상되는 위치로 유도된다.

이 방법은 표적과 미사일 위치의 연속적인 정보 업데이트가 필요하다.

(경로 수정 비행 프로파일)

 

(3점 추적 기하학적 비행 - Three-Point Pursuit Geometry)

3점 추적 비행은 표적에 대한 거리 추적 정보가 완전하지 않을 때 사용된다.

이 경우에는 표적이 앞으로 어느 위치에 있을 지에 대한 정확한 예측이 불가하다.

TTR은 계속적으로 표적을 추적하고 있고 미사일의 위치는 미사일 비컨에 의해 업데이트된다.

화력제어 컴퓨터는 표적을 지향하고 있는 TTR 빔의 방향으로 미사일이 날아가도록 유도한다.

이러한 기하학적 구조에서 미사일은 표적의 방향과 움직임 속도에 따라 표적 자체의 방향으로 발사될 수 있으며 순수 추적으로 변경될 수 있다.

3점 추적 비행에서 3점은 다음의 그림과 같이 TTR과 미사일 자체, 그리고 표적이다.

이 3점을 항상 일직선상에 두고 표적 간의 거리 정보가 없더라도 미사일은 표적을 직선상의 어느 한 지점에서 격추할 수 있다.

(명령 유도 - 3점 추적)

 

 

(명령 유도의 장점)

(1) 명령 유도 미사일은 표적 격추 전까지 비행 중 경로 수정이 가능하다.

(2) 미사일에는 컴퓨터나 표적 추적 장치를 탑재하지 않기 때문에 복잡할 필요가 없다. 화력제어 컴퓨터는 TTR과 연계하여 모든 격추에 관한 계산을 수행한다. 

(3) 경로 수정 격추는 빠르고 연료 소비가 적은 격추 방식이다.

(4) 비컨 안테나는 미사일의 후방에 위치하고 있으며 비교적 높은 파워를 가지고 있기 때문에 명령 유도 시스템은 재밍을 하는 것이 어렵다.

(5) 3점 추적 방식과 같이 표적의 정확한 거리 정보가 없어도 격추가 가능하다.

 

(명령 유도의 단점)

(1) 미사일 비컨 때문에 TTR이 미사일을 탐지하는 데에 지연이 발생한다. 이로 인해 dead zone이 커지며 이는 최소 교전 거리가 커진 것과 같다.

(2) 격추 정확도는 TTR에 의한 추적 정보가 정확할 때만 가능하다. 그래서 재밍이나 간섭, 또는 신호의 손실은 격추 정확도에 부정적인 영향을 주며 일반적인 레이다는 특히 먼 거리에서 에러가 커지고 이는 미사일이 표적을 맞추지 못하게 만들 수 있다.

(3) 부정확한 거리 정보로 인한 3점 추적 프로파일은 매우 느리기 때문에 미사일이 표적으로 향하기까지 많은 에너지 소모가 발생한다.

(4) 명령 유도는 반응형이다. 화력제어 컴퓨터는 표적 움직임에 따른 격추 위치를 업데이트해야 한다. 이는 표적 움직임에 대한 미사일 움직임에는 지연이 생긴다.

 

 

다음 2부에서는 반능동형 유도와 능동형 유도, TVM 유도 그리고 대공포 시스템에 대해 알아보겠다.