Prediction of the Thrust Center Movement Due To Rocket Nozzle Deflection

로켓 노즐 변위에 따른 추력 중심 변화 예측

A computation was made to predict the movement of the thrust center position due to the rocket nozzle deflection. Three dimensional computations were done for the nozzle deflection angles of 0/1/3 degrees, and the oscillation of aerodynamic coefficients, not observed for the axisymmetric cases, was encountered. The position of the thrust center was found to be at -16 mm and -4 mm for the deflection angles of 1 and 3 degrees, respectively, and it can be concluded that the thrust center movement due to nozzle deflection is negligible. In addition to the computational results, the mechanism of thrust generation in a rocket engine is described with a brief mathematical derivation as it is sometimes mistaken. Also presented are some descriptions on the problem of pressure center definition for symmetric cases such as a rocket external flow problem and the nozzle deflection case.

로켓 노즐의 변위에 따라 추력 중심이 어떻게 이동되는지를 예측하기 위해 전산유동해석을 수행하였다. 노즐 변위각을 0/1/3도로 하여 3차원 계산을 수행하였으며, 축대칭 계산에서 보지 못했던 공력계수의 진동이 관찰되었다. 변위각 1도 및 3도 조건에 대하여 추력중심 위치가 -16 mm 및 -4 mm로 나타났으며, 노즐 변위에 따른 추력 중시의 변화는 무시할 만한 정도라고 볼 수 있다. 이와 더불어 오해하기 쉬운 로켓 엔진의 추력 발생 원리를 간략히 수학적으로 기술하였으며, 로켓 외부 유동이나 노즐 변위와 같은 대칭 조건에서 압력 중심을 어떻게 정의해야 할 것인지에 대해서도 논하였다.