KSR- III 킥모터용 노즐의 열탄성 해석 및 시험

킥모터용 노즐목에 사용되는 공간적으로 보강된 탄소/ 탄소 복합재료의 기계적 물성치를 예측하고, 전체 노즐의 기계적 거동해석을 수행하였다. 이러한 3차원 등가물성치는 노즐의 기계적 거동해석에 필요한 3차원 물성치로 이용된다. 노즐목에 사용되어지는 공간적으로 보강된 복합재료는 그 구조에 따라서 물성치분포가 달라지므로 물성치 예측 프로그램을 개발하였다. 지금 개발되고 있는 킥모터용 노즐은 노즐목의 graphite 또는 공간적으로 보강된 탄소/ 탄소 복합재료, 노즐머리부분과 확장부의 carbon/ phenol, 그리고 확장부 외피의 강철로 구성되어있다. 추력에 가장 큰 영향을 미치는 노즐목의 변형형상은 4-D 탄소/ 탄소 복합 재료가 가장 균일하고, 작은 변형형상을 나타내었다. 이러한 해석 결과에 더하여 4D 탄소/ 탄소 복합재료 노즐목과 그라파이트 노즐목을 가진 모타 시험이 수행되었다.

This paper predicted the engineering constants of spatially reinforced carbon/ carbon composites and analyzed the mechanical behaviour of the kick motor nozzle. Those equivalent engineering constants are used to analyze the mechanical behaviour of the kick motor nozzle. Because the distribution of equivalent engineering constants is varying as change its structure, we made a program to predict engineering constants of spatially reinforced composites. The kick motor nozzle consists of graphite or spatially reinforced carbon/ carbon composites for the nozzle throat, carbon/ phenol for the nozzle entrance and the expansion part, and steel for the outer surface of the expansion part. The 4-D carbon/ carbon composite shows the smallest deformed shape of the nozzle throat, which has a favorable effect on the rocket thrust, and the most uniform deformation of all nozzle throat materials. In addition to analysis, ground firing tests of 4D C/ C nozzle throat and graphite nozzle throat were performed.