Abstract
The present paper describes a mathematical modeling and simulation of the separation of a solid rocket booster from an air breathing engine vehicle. The vehicle and booster are considered as a multi-connected body and the booster is assumed to move only along the axial direction of the vehicle. The dynamic motion of the vehicle and the booster were modeled by using Kane's method. The aerodynamic forces on the whole system along various positions of booster were calculated by using DATCOM software and the internal pressure force acting on the effective surface during separation was simply calculated with gas dynamics and Taylor MacColl equation. Numerical simulation was done by using Mathworks-Matlab. From the result, the variation of Mach number and angle of attack are not large during the separation, so the variation of pitch angle and the characteristics of inlet flow for varying the Mach number and angle of attack during the separation test can be identified as neglectable values.
본 논문은 공기흡입식 추진기관의 고체 로켓 부스터 분리에 관한 수학적 모델링과 시뮬레이션 기법을 기술하였다. 비행체 및 부스터는 하나의 다물체(multi-body)로 고려하였고 부스터는 단지 비행체의 축 방향으로 움직이는 것으로 가정하였다. 비행체 및 부스터의 동적 운동은 Kane 방법에 의해 모델링 되었다. 다양한 부스터 위치에 따라 전체 시스템에 작용하는 공력은 DATCOM 소프트웨어를 사용하여 산출되었으며 부스터 분리 유효 작용면에 작용하는 내부 분리 압력은 일반적인 기체역학 및 Taylor-MacColl 관계식에 의해 산출되었다. 수치적 해석은 Mathworks사의 Matlab이 사용되었다. 해석 결과에 의하면 부스터 분리 동안 마하수 및 받음각 변화 등은 크지 않는 것으로 나타났으며, 실제 시험 장치를 이용한 부스터 분리 시험이 진행될 경우 자세 각 변화, 흡입 유동 특성 등은 무시할 만한 수치임을 확인할 수 있었다.