대한민국 공군 KF-21 보라매 전연·후연 가변 캠버 최적 양항비 트림 및 1,000Hz 0-Alloc C# 천음속 공력 서보 탄성 플러터 억제 엔진

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Defense.AirForce.Aeroelasticity
{
    public readonly record struct WingSensorTelemetry(
        float MachNumber,
        float DynamicPressureKpa,
        float CurrentAoaDeg,
        float WingTipBendingAccelMps2, // 윙팁 상하 굽힘 가속도
        float WingTipTorsionRateDegPerSec // 윙팁 비틀림 각속도
    );

    public ref struct CamberFlapActuatorOutput
    {
        public float LeadingEdgeFlapDeg;  // LEF (0 ~ 25도)
        public float TrailingEdgeFlapDeg; // TEF (-20 ~ +20도)
        public float FlutterSuppressionDeltaDeg;
        public bool FlutterDampingActive;
    }

    public static class Kf21AeroelasticCore
    {
        private const float FlutterCriticalMach = 0.98f;
        private const float TorsionDampingGain = 0.45f;
        private const float MaxFlapRateDegPerSec = 80.0f;

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static void OptimizeCamberAndSuppressFlutter(
            ref readonly WingSensorTelemetry telemetry,
            ref CamberFlapActuatorOutput output)
        {
            // 1. 순항 및 기동 최적 양항비(L/D) 가변 캠버 스케줄링
            float targetLef = MathF.Min(MathF.Max(telemetry.CurrentAoaDeg * 1.2f, 0.0f), 25.0f);
            float targetTef = MathF.Min(MathF.Max(telemetry.CurrentAoaDeg * 0.6f, -15.0f), 15.0f);

            // 2. 천음속 영역(Mach 0.9 ~ 1.2) 플러터 능동 댐핑 제어
            float flutterDelta = 0.0f;
            bool dampingActive = false;

            if (telemetry.MachNumber >= 0.88f && telemetry.MachNumber <= 1.25f)
            {
                // 비틀림 진동 역위상 피드백: delta = -K * torsionRate
                flutterDelta = -TorsionDampingGain * telemetry.WingTipTorsionRateDegPerSec;

                // 굽힘 가속도 보정 가산
                flutterDelta += (telemetry.WingTipBendingAccelMps2 * 0.08f);

                // 고주파 플러터 타각 리미터 (-5도 ~ +5도)
                flutterDelta = MathF.Min(MathF.Max(flutterDelta, -5.0f), 5.0f);
                dampingActive = true;
            }

            output.LeadingEdgeFlapDeg = targetLef;
            output.TrailingEdgeFlapDeg = MathF.Min(MathF.Max(targetTef + flutterDelta, -20.0f), 20.0f);
            output.FlutterSuppressionDeltaDeg = flutterDelta;
            output.FlutterDampingActive = dampingActive;
        }
    }
}