An Experimental Study on Elastic Wave Propagation in a Symmetrically Filament-Wound Composite Motor Case

대칭 적층 복합재 연소관의 탄성파 전파에 관한 실험적 연구

One of the key issues in acoustic emission (AE) during hydroproof test of filament-wound composite rocket motor cases is the determination of the optimal component of elastic wave to be monitored. To solve this problem, broadband ultrasonic wave was generated into a symmetrically filament-wound composite motor case, and was received at 105 different locations after the propagation through the composite case with different distances and directions. By analysis of the received signals, characteristics of elastic wave propagation such as frequency components, the maximum propagating distance, and velocity surface were investigated. This analysis was performed for two different conditions of the motor case; air-filled and hydraulically pressurized. Based on these information, the effect of hydraulic pressure on the wave propagation characteristics was investigated and furthermore, the optimal component of elastic wave for AE during hydroproof test of the motor case was successfully determined.

복합재 연소관의 수압/AE 시험의 성공적 수행을 위한 핵심 과제중의 하나는 수압으로 인해 방출되어 연소관을 통해 전파하는 탄성파의 특성을 분석함으로써 수압/AE 시험시 감지해야할 탄성파의 최적 성분을 결정하는 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 대칭 적층 구조를 갖는 복합재 연소관에 광대역 초음파를 발진시키고 전파방항과 거리를 변화시킨 105지점에서 광대역 음향방출 센서를 이용하여 복합재 내를 전파한 탄성파를 수신하고, 그 특성(주파수, 전파거리, 전파속도)을 분석하였다. 이와 같은 실험을 내부가 비어 있는 연소관과 내부를 물로 채우고 수압을 가한 연소관에 대해 반복 수행함으로써, 수압이 탄성파의 전파특성에 미치는 영향을 분석하고, 이를 바탕으로 수압/AE 시험시 검출할 탄성파의 최적 성분을 결정하였다.