대한민국 공군 KC-330 시그너스(Cygnus) 공중급유기 플라잉 붐(Flying Boom) 공력 서보 탄성 제어 및 1,000Hz 0-Alloc C# KF-21 후류(Wake) 결합 접촉 자세 유지 엔진

using System;
using System.Numerics;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Defense.AirForce.AerialRefueling
{
    public readonly record struct BoomRefuelingTelemetry(
        Vector3 NozzleRelativePositionMeters, // 수유기 리셉터클 기준 상대 위치 (X, Y, Z)
        Vector3 NozzleRelativeVelocityMps,
        float CurrentBoomElevationDeg,
        float CurrentBoomAzimuthDeg,
        float ExtensionLengthMeters,
        float DynamicPressurePa,
        bool ReceiverLatched
    );

    public ref struct RuddervatorActuatorCommand
    {
        public float LeftRuddervatorDeg;
        public float RightRuddervatorDeg;
        public float ExtensionMotorRateMps;
        public bool AlignmentLocked;
        public bool EmergencyBreakawayWarning;
    }

    public static class Kc330BoomFlightCore
    {
        private const float MaxRuddervatorDeg = 25.0f;
        private const float DockingThresholdMeters = 0.08f; // 8cm 도킹 오차 허용치

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static void ControlBoomFlight(
            ref readonly BoomRefuelingTelemetry tel,
            ref RuddervatorActuatorCommand cmd)
        {
            // 1. 비상 분리(Breakaway) 감지: 횡방향 오차 1.5m 초과 또는 급격 후퇴 시
            if (Math.Abs(tel.NozzleRelativePositionMeters.Y) > 1.5f || tel.NozzleRelativePositionMeters.X > 2.5f)
            {
                cmd.EmergencyBreakawayWarning = true;
                cmd.LeftRuddervatorDeg = -15.0f; // 붐 급상승
                cmd.RightRuddervatorDeg = -15.0f;
                cmd.ExtensionMotorRateMps = -2.0f; // 긴급 수축
                cmd.AlignmentLocked = false;
                return;
            }

            cmd.EmergencyBreakawayWarning = false;

            // 2. 피치 및 롤 요구 보정량 연산 (상대 Z 및 Y 오차 기반)
            float pitchError = tel.NozzleRelativePositionMeters.Z;
            float yawError = tel.NozzleRelativePositionMeters.Y;

            float pitchCmd = Math.Clamp(pitchError * 8.0f + tel.NozzleRelativeVelocityMps.Z * 4.0f, -MaxRuddervatorDeg, MaxRuddervatorDeg);
            float yawCmd = Math.Clamp(yawError * 6.0f + tel.NozzleRelativeVelocityMps.Y * 3.0f, -MaxRuddervatorDeg, MaxRuddervatorDeg);

            // 3. V-테일 루더베이터 믹싱 (승강/방향 통합)
            cmd.LeftRuddervatorDeg = Math.Clamp(pitchCmd + yawCmd, -MaxRuddervatorDeg, MaxRuddervatorDeg);
            cmd.RightRuddervatorDeg = Math.Clamp(pitchCmd - yawCmd, -MaxRuddervatorDeg, MaxRuddervatorDeg);

            // 4. 텔레스코픽 신축 제어
            float longitudinalError = tel.NozzleRelativePositionMeters.X;
            cmd.ExtensionMotorRateMps = Math.Clamp(-longitudinalError * 0.8f, -0.6f, 0.6f);

            // 5. 정렬 잠금 플래그
            float posErrorDist = tel.NozzleRelativePositionMeters.Length();
            cmd.AlignmentLocked = posErrorDist <= DockingThresholdMeters;
        }
    }
}