Optimal Supersonic Air-Launching Rocket Design Using Multidisciplinary System Optimization Approach

다분야 최적화 기법을 이용한 공중발사로켓 최적설계

Compared with the conventional ground rocket launching, air-launching has many advantages. However, comprehensive and integrated system design approach is required because the physical geometry of air launch vehicle is quite dependent on the installation limitation of the mother plane. The system design has been performed using two different approaches: the sequential optimization and the multidisciplinary feasible(MDF) optimization method. Analysis modules include mission analysis, staging, propulsion analysis, configuration, weight analysis, aerodynamics analysis and trajectory analysis. MDF optimization shows better result than sequential optimization. As a result of system optimization, a supersonic air launching rocket with total mass of 1244.91 kg, total length of 6.18 m, outer diameter of 0.60 m and the payload mass of 7.5 kg has been successfully designed.

공중발사 방식은 일반적인 지상발사와 비교해 볼 때 많은 장점을 지니고 있다. 그러나 공중발사 로켓의 형상은 모선에 장착 시 많은 제한이 따르기 때문에 여러 해석분야를 통합한 시스템 설계가 필요하다. 시스템 설계는 순차적 최적화와 MDF 기법을 이용하여 수행되었다. 해석 모듈은 임무분석, 단배분, 추진해석, 형상, 중량해석, 공력해석, 궤적해석을 포함한다. 두 가지 기법 중 MDF 기법을 이용하였을 때 더 좋은 결과를 도출하였다. 시스템 최적화 결과 총 중량 1244.91 kg. 위성중량 7.5 kg, 총 길이 6.18m, 지름 0.60 m을 지닌 초음속 공중발사 로켓이 설계되었다.