2012/06/08

KAIST: 김익준, 강연욱, 한순흥

ADD: 김천영, 명현삼

피탄 혹은 다른 항공기와의 직접적 접촉이 일어났을 때 항공기의 기체 및 내부의 핵심 부품의 취약성을 판단

인간에 의해 형성된 적대적 환경을 회피하거나 견디어 내는 항공기능력

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항공기모델생성

BRL-CAD탄환궤적 생성

COVART취약면적 계산

BLUEMAX비행경로 생성

RAGUNS지대공 시뮬레이션

ESAMS대공포 시뮬레이션

Developed by the U.S. Army Research Laboratory(formerly known as the Ballistic Research Laboratory, BRL)

Open source code

Cross-platform (Linux, Solaris, Mac OS X, Windows, etc…)

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6[BRL-CAD Tutorial Series: Volume III – Principles of Effective Modeling]

항공기 모델의 설계에 사용되는 CAD모델◦ 상용 CAD 시스템에서 생성된 Feature based 모델이

◦ 항공기의 선체 정보, 재질, 볼트, 너트 및 필요한 구멍 형상

BRL-CAD 이용 항공기 모델링이 힘들다◦ CSG 기반

작은 크기의 특징형상들은 현재 국내에서 사용되고 있는 취약성 분석 도구의 인풋으로 사용될 경우 해석에 무리가 따른다.

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CATIA 항공기 모델을 BRL-CAD 형식으로 변환

◦ CATIA 상의 이름 으로 파트 필터링

◦ 필요없는 작은 형상 제거

◦ 각각의 파트를 따로 따로 변환

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CATIA V5

취약성 분석 도구COVART

Load

TransCAD

BRL-CADSTL

importer

모델링(사용자)

Macro-parametrics

BRL-CADScript (ASCII)

Windows

Powershell

>_

Script UI Server

항공기용프리미티브

& 새로운 문법

CATIA V5

BRLCAD STL

importer

STL (*.stl)BRLCAD

format (*.g)

취약성 분석 도구

Load

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STL (*.stl)InterOp

ACIS internal format

Export STLSTEP

CATIA V5

CATIA assembly

*.STL

Part 이름을 기준으로 필터링

필요 없는 형상제거

환 경

형상 제거 ACIS R21 DefeatureAPI

가시화 HOOPS 1813

STEP 포맷 관련 ACIS InterOp R21

사용 언어 C++

메쉬 생성(STL) ACIS R21

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F86X Sabre 모델◦ 22개 어셈블리

◦ 250개 파트

CATIA V5 R20

각각의 파트를 STEP 포맷으로 출력

STEP 포맷◦ Product 엔티티에 파트의

이름이 저장됨

ACIS InterOp API를통해서 추출가능

필터링한 이름◦ “BOLT”

◦ “NUT”

◦ “MISC”

◦ “SKIN”

불필요한 작은 형상들 (Size 1000 mm 이하)◦ Fillet

◦ Chamfer

◦ Hole

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408 개의 Solid

상용 CAD 시스템인 CATIA V5를 통해서 모델링된항공기 모델의 취약성 분석을 위한 모델 변환◦ 항공기 모델의 이름과 형상의 크기를 통해 취약성 분석

에 필요하지 않은 파트를 필터링

◦ 필터링 된 모델에서 필요 없는 Dress-up 특징형상을 제거

◦ shot-line 생성에 사용되는 BRL-CAD 포맷으로 변환하는시스템을 개발

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Threat warning◦ 나에게 위협이 되는 시스템이 나를 발견했는지, 발견 했

다면 어떤 종류의 위협인지, 또는 나에게 무기를 발사했는지, 발사했다면 현재 무기의 위치는 어디인지 알려주는능력

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Jammer◦ 조종사가 적의 위협을 인지하게 되면, 이의 추적을 방해

하기 위해 적의 레이더나 위협을 교란시키는 장치

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Chaff & Flare

Signature◦ stealth

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조종사 관련 장갑 보강◦ 사출 좌석 쿠션을 방탄 소재로 교체

◦ 조종석 좌우 콘솔을 방탄판으로 교체

◦ 조종석 바닥에 대한 방탄판 추가

◦ 조종사용 조끼에 방탄 소재 산입

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엔진 부위에 대한 장갑 보강◦ 항공기 엔진을 감싸고 있는 스킨 교체

◦ 어떤 위협을 대상으로 방탄 효과를 기대해야 할 것인지를 고려

◦ 위협에 따라 방탄 소재 및 방탄판 두께 , 무게 등이 정해지며 이와 연결되어 항공기 무장 시스템에 영향

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연료탱크에 대한 취약성 감소 방안◦ 기화 연료 억제 시스템 장착

불활성 기체를 주입하여 기화 연료 발생을 억제시켜 피탄 시발생할 수 있는 폭발을 감소

◦ 소화 시스템 장착

Dry bay 에 소화기를 장착하여 누출 연료에 의한 화재를 막는 장치

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CSG 기반 모델 생성 방법◦ 대상 CAD 시스템(BRL-CAD) 스크립트 분석

◦ 프로그램 구조 및 구현계획 수립

CAD 모델의 CSG 모델로의 변환◦ 배경 조사 (항공기 취약성 분석)

◦ CATIA API를 이용한 CATIA 데이터 추출기 구현

◦ STL을 이용한 모델변환 (CSG 형태는 아님)

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생존성 평가는 전문적인 M&S기법을 사용

고려사항◦ 비행경로

◦ 위협에 따른 취약요소

◦ 위협에 따른 교전 결과

◦ 위협의 종류 및 위치

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앞서 말한 미 국방성의 모델은 타국에게 공개하지않고 있으며 국내 전투기 항공기 개발이 이루어지지 않아 미국에 비해 매우 미흡하다

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경계가 잘 정의되는 단위형상(primitive)의 조합으로 솔

리드 표현

◦ 단위형상의 조합을 체계적인 합과 차의 개념(집합 이론)으로 정의

하기 위해 CSG-tree 구조로 각각의 단위형상을 저장

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Face, edge, vertex 의 연결 정보를 저장하는 데이터 구조

◦ Topology – 데이터 구조의 포인터 개념으로 face, edge, vertex 의 연결

정보 저장

◦ Geometry – face, edge, vertex의 위치와 정확한 형상을 표현

Vertex – (x, y, z) coordinates.

Edge – Straight lines, circular arcs, etc..

Face – Surface의 표현 (algebraic, parametric forms).

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CSG 방법 B-rep 방법

장점 • 데이터 구조가 간단• 데이터 량이 적음• 항상 유효한 솔리드를 생성• 모델 수정이 용이함

• 복잡한 형상 표현 가능• 가시화 또는 측정에 간편

단점 • 모델링 방법의 제한성(기본형을 이용한 Boolean 조작만가능)

• 디스플레이에 많은 시간 소요• 같은 형상이 여러 가지 다른 형식으

로 표현될 수 있음

• 파라메트릭 모델 수정이어려움

사례 CAD format

• BRL-CAD• Tribon• PDMS (AVEVA Marine)

• STEP• IGES• 상업용 CAD

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[Pratt05]

B-rep CSG

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