대한민국 공군 KF-21 보라매 초음속 급기동 흡입구 압력 왜곡 및 1,000Hz 0-Alloc C# 압축기 서지(Surge) 방지 제어 엔진

3. 1,000Hz 0-Alloc C# KF-21 흡입구 왜곡 및 압축기 능동 안티서지 제어 엔진

GC 지연이 전혀 없는 고신뢰성 제어 코드로, 12개 원주 압력 센서 링을 스캔하여 60도 최소 섹터를 탐색하고 블리드 밸브를 제어합니다.

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

public ref struct Kf21IntakeAntiSurgeEngine
{
    private readonly float _nominalSurgeMarginPercent;
    private readonly float _minSafetyMarginPercent;
    private readonly float _distortionSensitivity;

    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public Kf21IntakeAntiSurgeEngine(
        float nominalSurgeMargin = 22.0f,
        float minSafetyMargin = 8.0f,
        float distortionSensitivity = 35.0f)
    {
        _nominalSurgeMarginPercent = nominalSurgeMargin;
        _minSafetyMarginPercent = minSafetyMargin;
        _distortionSensitivity = distortionSensitivity;
    }

    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public void EvaluateAndProtect(
        ReadOnlySpan ringTotalPressuresKpa, // 12-point rake array (each 30 deg)
        float averageStaticPressureKpa,
        float angleOfAttackDeg,
        float machNumber,
        out float dc60,
        out float effectiveSurgeMargin,
        out float bleedValveOpenPercent,
        out bool surgeWarning)
    {
        // 1. 전압 평균 및 동압 산출
        float sumPt = 0.0f;
        for (int i = 0; i < 12; i++)
        {
            sumPt += ringTotalPressuresKpa[i];
        }
        float avgPt = sumPt / 12.0f;
        float dynamicPressure = MathF.Max(avgPt - averageStaticPressureKpa, 1.0f);

        // 2. 60도 섹터(연속 2개 프로브 평균) 최소 압력 구간 탐색
        float minSectorPt = float.MaxValue;
        for (int i = 0; i < 12; i++)
        {
            float sectorPt = (ringTotalPressuresKpa[i] + ringTotalPressuresKpa[(i + 1) % 12]) * 0.5f;
            if (sectorPt < minSectorPt)
            {
                minSectorPt = sectorPt;
            }
        }

        // 3. DC60 지수 산출
        dc60 = MathF.Max((avgPt - minSectorPt) / dynamicPressure, 0.0f);

        // 4. 동적 유효 서지 마진 산출
        float radAoA = angleOfAttackDeg * (MathF.PI / 180.0f);
        float sinAoA = MathF.Sin(radAoA);
        float aoaPenalty = 15.0f * (sinAoA * sinAoA);

        effectiveSurgeMargin = _nominalSurgeMarginPercent - (_distortionSensitivity * dc60) - aoaPenalty;

        // 5. 블리드 밸브 개도율 능동 제어
        if (effectiveSurgeMargin < _minSafetyMarginPercent)
        {
            surgeWarning = true;
            float marginDeficit = _minSafetyMarginPercent - effectiveSurgeMargin;
            // 결손 마진에 비례하여 밸브 개방 (0~100%)
            bleedValveOpenPercent = Math.Clamp(marginDeficit * 7.5f, 0.0f, 100.0f);
        }
        else
        {
            surgeWarning = false;
            bleedValveOpenPercent = 0.0f;
        }
    }
}