디지털 시대의 항공

Aviation in the Digital Age

정보화 시대는 1970년대까지 발전하여 1980년대까지 전개되면서 인터넷과 함께 도래한 것으로 일반적으로 이해되고 있으며, 오늘날까지 계속 진화하고 있다. 그래서 항공에 있어서의 디지털 기법의 채택 또한 거의 동시에 점진적으로 도달했고 또한 오늘날에도 계속되고 있다.

항공기 설계에 디지털 컴퓨터를 사용한 것은 1970년대에 걸쳐 항공우주 대기업에 의해 개발되었으며, CAD, CAM, FEA를 이용한 구조 구성요소 응력 분석 및 공기역학적 모델링 등의 기술을 포함하였다.[1] 복합 재료는 금속보다 유연하고 "유기적인" 공기역학적 형태의 고효율에 더 잘 어울리며, 정교한 컴퓨터 보조 설계와 모델링의 등장으로 인해 이러한 재료와 형태의 사용이 확대되었다.

디지털 시스템도 항공기 자체에서 등장했고 정교함에서도 꾸준히 성장했다. 첫 번째 PEADC(Full Authority Digital Engine Control) 시험은 1968년에 실시되었으며, 1985년에 첫 번째 운영 체제가 서비스를 시작했다.[2][3] General Dynamics F-16 Fighting Falcon을 위해 최초로 완전히 권위 있는 플라이 바이 와이어 시스템이 개발되었으며 1978년에 도입됨으로써 전통적인 공기역학 안정기에서 비행의 안정성을 확보해야 하는 임무를 인수하는 혁명을 예고했다. 이러한 "완화된 정적 안정성"의 사용은 항공기를 더 기동성 있게 만들 수 있도록 했으며, 조종사 본연의 임무에 도움이 되는 인공적인 "감정"을 부여할 수 있도록 했다. 한편, "유리 조종석"은 기존의 아날로그 전자 기계식 계측기를 선택한 어떤 정보라도 표시할 수 있는 그래픽 디지털 디스플레이로 대체하고 있었다. 초기 유리 콕핏은 EFIS 시스템의 형태로 덜 중요한 비행 정보를 제공했으며, 1988년부터 완전한 유리 시스템이 나타났다.

디지털 기술의 도래 직후 냉전 시대는 끝났고, 주요 강대국들 사이에서 군사 항공의 현저한 감소를 가져왔다. 최근 인도와 중국 경제의 부상은 이들 국가의 군용기 개발에 박차를 가하고 있다.

항공기

이완된 정적 안정성

General Dynamics F-16 Fighting Falcon을 위해 최초로 완전히 권위 있는 플라이 바이 와이어 시스템이 개발되었으며 1978년에 도입됨으로써 전통적인 공기역학 안정기에서 비행의 안정성을 확보해야 하는 임무를 인수하는 혁명을 예고했다. 이러한 "완화된 정적 안정성"의 사용은 항공기를 더 기동성 있게 만들 수 있도록 했으며, 조종사 본연의 임무에 도움이 되는 인공적인 "감정"을 부여할 수 있도록 했다.

복합재료

복합 재료는 금속보다 유연하고 "유기적인" 공기역학적 형태의 고효율에 더 잘 어울리며, 정교한 컴퓨터 보조 설계와 모델링의 등장으로 인해 이러한 재료와 형태의 사용이 확대되었다.

엔진

이 기간 동안 경비행기와 무인항공기용 전력시스템 사용이 급증했다. 활성화 기술에는 새로운 고성능 배터리 기술의 광범위한 가용성과 합리적인 가격, 전기 모터의 고강도 희토류 자석, 태양 전지 비용 감소, 정교한 컴퓨터화된 제어 및 관리 시스템이 포함된다.

한편, 피스톤과 터빈을 기반으로 하는 기존의 에어로 엔진은 정교화 과정을 계속하여, 안정성과 연료 효율이 꾸준히 향상되는 동시에 오염도 적다.

항전학

디지털 시스템도 항공기 자체에서 등장했고 정교함에서도 꾸준히 성장했다. 초기 디지털 시스템은 제한된 기능성으로 자급자족했다. 첫 번째 PEADC(Full Authority Digital Engine Control) 시험은 1968년에 실시되었으며, 1985년에 첫 번째 운영 체제가 서비스를 시작했다.[2][3]

통합 데이터 시스템에는 디지털 데이터 버스가 필요하다. MIL-STD-1553 버스는 1973년에 정의되었다. 이로써 General Dynamics F-16 Fighting Falcon을 위해 최초로 완전히 권위 있는 플라이 바이 와이어 시스템을 개발할 수 있었다. 1978년 이 항공기의 도입은 전통적인 공기역학적 안정장치로부터 비행의 안정성을 보장하는 임무를 이어받는 혁명을 예고했다. 이러한 "완화된 정적 안정성"의 사용은 항공기를 더 기동성 있게 만들 수 있도록 했으며, 조종사 본연의 임무에 도움이 되는 인공적인 "감정"을 부여할 수 있도록 했다. 한편, "유리 조종석"은 기존의 아날로그 전자 기계식 계측기를 선택한 어떤 정보라도 표시할 수 있는 그래픽 디지털 디스플레이로 대체하고 있었다. 초기 유리 콕핏은 EFIS 시스템의 형태로 덜 중요한 비행 정보를 제공했으며, 1988년부터 완전한 유리 시스템이 나타났다.

무인항공기

주요 기사: 무인항공기의 역사

디지털 시대 이전에는 무인항공기(UAV)나 드론이 제한된 유도 능력을 갖췄거나 원격 조종사와의 무선 제어 연계가 취약해 사용이 제한적이었다.

모바일 컴퓨팅 기술과 함께 디지털 카메라 등 경량·저비용 센서 개발이 이뤄지면서 UAV는 더욱 정교해지고 자율 비행 결정을 내릴 수 있게 됐다. UAV는 민군 역할과 군사 역할 모두에서 점점 더 많이 사용되고 있다.

무인항공기는 유인 항공기의 유연성과 화력과 미사일의 소모성을 결합해 매력적인 공격 무기다. 그들은 아프가니스탄에서 공대지 외과수술에 사용됨으로써 주목을 받게 되었다. 그러나 이 같은 사용은 실수로 민간인 사망을 초래할 위험이 있어 논란이 되고 있다.

21세기 들어 쿼드콥터와 같은 민간 무인 항공기는 오락 목적과 디지털 카메라를 통한 공중 관측용으로 점점 더 많이 사용되고 있다.

마이크로-UAV는 여러 대가 한 번에 운반될 수 있을 정도로 작으며, 이들은 군사정찰과 과학연구에 응용할 수 있는 응용 프로그램을 찾고 있다.

민간 항공

이 기간 동안 민간 항공은 계속 확장되었다. 항공기와 엔진은 점점 더 커지고 연료 효율이 높아졌으며 디지털 시스템은 점차적으로 비행 통제와 기타 항전 기술을 장악했다. 현대의 제트 여객기들은 유리 꼬막, 완전한 권한의 디지털 엔진, 플라이 바이 와이어의 컴퓨터화된 비행 제어장치, 그리고 가장 최근에는 모바일 인터넷 통신 연결을 가지고 있다.

21세기 항공여행의 주요 차질으로는 9·11 테러로 인한 미국 영공 폐쇄, 2010년 에이야프얄라예쿨 화산 폭발 이후 유럽 영공 대부분 폐쇄 등이 꼽혔다.

일반 항공

초경량 항공기와 초경량 항공기는 패러글라이딩과 같은 다른 스포츠 활동과 함께 인기를 끌었다.

1986년 딕 루탄과 제아나 예거는 공중급유 없이 쉬지 않고 루탄 보이저를 세계 일주를 했다.

1999년 베르트랑 피카르는 풍선을 타고 지구를 한 바퀴 도는 최초의 사람이 되었다.

군용 항공

디지털 플라이 바이 와이어 시스템의 사용과 완화된 정적 안정성은 군용 항공기의 안전이나 비행성을 희생하지 않고 기동성을 향상시켰다. 푸가체프의 코브라 등 첨단 전술 기동이 가능해졌다.

미사일

디지털 기술은 미사일 유도 시스템이 크기를 축소하고 이동 중에 비행 경로를 계산하고 수정할 수 있도록 했다. 탑재 지도, 영상 처리 및 지형 비교(TERCOM) 소프트웨어의 사용은 순항 미사일의 전례 없는 정확성을 제공했다.

스텔스

전후 기간 동안 레이더 탐지는 공격자에게 끊임없는 위협이었다. 공격용 항공기는 레이더 기지로부터 언덕과 다른 장애물에 가려져 있는 "레이더 아래" 낮은 레벨에서 비행하는 전술을 개발했다. 순항미사일에 대한 방어수단으로서 저준위 레이더 체인의 등장은 이러한 전술을 더욱 어렵게 만들었다. 동시에 전자파 방사선 흡수 물질(RAM)과 전자기 모델링 기법의 발전은 방어 레이더에 보이지 않을 "스틸시" 항공기를 개발할 기회를 제공했다. 최초의 스텔스 공격기인 록히드 F-117 나이트호크가 1983년 취항했다. 오늘날 스텔스는 어떤 첨단 공격 항공기의 요건이다.[citation needed]

지상 활동

미국 100주년 비행위원회는 100년간의 동력 비행을 축하하는 행사에 가장 광범위한 국가 및 국제 참여를 장려하기 위해 1999년에 설립되었다.[4] 그것은 사람들에게 항공의 역사에 대해 교육하기 위한 많은 프로그램, 프로젝트, 행사를 홍보하고 장려했다.

제조업

설계와 제조 전반에 걸쳐 디지털 기법의 광범위한 사용은 항공기 설계에 혁명을 가져왔다. 이제, 디자이너는 항공기를 만들고, 공기역학적, 기계적 특성을 모델링하고, 생산 부품을 디자인하고, 작업장에서 그것들을 모두 하나의 단대단 디지털 영역 내에서 제작할 수 있다.

섬유 복합 재료의 사용이 증가하면서 구조 섬유를 제자리에 묶는 수지를 도포하고 경화하기 위한 오토클라브도 증가하고 있다. 복합재료의 고장 모드와 증상은 금속으로 만든 것과 매우 다른 경향이 있기 때문에 새로운 시험과 검사 기법도 개발되어야 했다. 예를 들어, 섬유 층은 다층 구성 요소 내에서 탈색되어 외부로 보이는 균열의 징후 없이 그것을 약화시킬 수 있다. 금속 피부는 모든 방향의 번개로부터 전류를 전도하고 민감한 구성 요소를 보호하려는 경향이 있는 경우, 탄소 섬유는 섬유를 따라 전도하는 경향이 있으며 더 많은 에너지를 내부로 들여보내므로 번개 EMP로부터 중요한 비행 구성 요소를 보호하기 위한 보다 세심한 설계가 필요하다.

항전 시스템의 고도화가 증가하면서 개발 시간이 길어졌다. 특히 플라이 바이 와이어와 같은 디지털 비행 시스템의 사용은 제어 소프트웨어의 정교함과 복잡성을 지속적으로 증가시켰으며, 이를 개발하고 검증하는 데 수년이 걸릴 수 있다. 이 기간 동안 항공기의 물리적 설계 변경은 관련 소프트웨어의 수정 및 재확인을 요구할 수 있다.

항공 교통 관제소

2000년대 들어 컴퓨터가 더욱 정교해지면서 항공 교통 관제사의 일상적인 업무를 인계받기 시작했다. 그때까지 인근 영공의 모든 항공 교통을 추적하고 표시했으며, 항공 교통 관제사는 그 위치를 감시하고 조치의 필요성을 평가할 책임이 있다. 현대의 컴퓨터화된 시스템은 주어진 시간에 더 많은 항공기의 비행 경로를 감시할 수 있어 관제자가 더 많은 항공기를 관리하고 의사결정 및 후속 프로세스에 집중할 수 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ 유한요소분석 2011-05-14년 웨이백머신에 보관된 과학적 시각적 분석 연구소 소개(2014년 2월 21일 회수)
  2. ^ a b http://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1968/1968%20-%202110.html
  3. ^ a b 건스턴(1990) 항전: 영국 웰링버러 항공전자 Patrick Stephens Ltd. 254pp, ISBN1-85260-133-7
  4. ^ Executive Summary, U.S. Centennial of Flight Commission, archived from the original on 2006-09-24