Prediction of the Dynamic Derivatives of Separated Payload Fairing Halves by the CFD Analysis of Forced Harmonic Motions

강제조화운동 전산유동해석을 통한 분리된 페어링 동안정 미계수 예측

A review has been made on what kind of method can be applied to predict the dynamic derivatives of the separated PLF(Payload Fairing) halves of a launch vehicle in consideration of technology and budget. An optimal approach is selected considering the geometric characteristics of the PLF halves, the aerodynamic conditions and the required accuracy. The time history of aerodynamic force/moment coefficients are obtained for the forced harmonic motions by solving the unsteady Euler equations derived with respect to the inertial reference frame. and the dynamic derivatives are deduced by integration of the aerodynamic coefficients for one period. In this research, the dynamic derivatives are presented for 0.6$\leq$ M $\leq$2.0, $-180^{\circ}$ $\leq$$\alpha$ $\leq$$180^{\circ}$ and $-90 ^{\circ}$$\leq$$\beta$$\leq$$90 ^{\circ}$.

분리된 페어링의 동안정 미계수 예측을 위해 기술 및 비용적 측면을 고려하여 어떤 방 법이 가장 적합할지에 대한 검토가 수행되었으며, 탑재물 페어링의 형상적 특성, 계산 조 건, 그리고 요구되는 정확도 등을 고려한 최적의 예측 방법을 선정하였다. 관성 좌표계에 대해 기술된 Euler 방정식을 해석하여 강제조화운동이 가해진 분리 PLF의 비정상 공력계수를 구하였으며, 이를 한 주기 동안 적분하여 동안정 미계수를 산출하였다. 이와 같은 기 법을 적용함으로써 분리된 3차원 PLF 형상에 대해 마하수 0.60~2.00, 받음각 $-180^{\circ}$~$180^{\circ}$ 및 옆미끄럼각 $-90^{\circ}$~$90^{\circ}$에 대하여 동안정 미계수를 얻을 수 있었다.