Abstract
A numerical investigation of stage separation behavior of a two-body vehicle focusing on its flow characteristics is carried out. For this simulation, the separation of a booster from a vehicle is modeled using a chimera grid system and calculated with commercial code, $CFD-FASTRAN^{TM}$. Consideration of spring force, gravity and relative acceleration of a booster is the essential factor of a realistic simulation. In this study, it is validated that the booster separation time decreases with an increase in flight Mach number and angle of attack. In view of results thus far achieved, it is expected that the dynamics modeling and boundary condition set-up applied in this study will be useful for estimating safe stage separation and event sequencing of flight tests.
본 연구에서는 중첩된 두 비행물체에서 단분리 시 일어나는 주위 유동장 분석에 초점을 맞춰 해석을 수행하였다. 수치 해석을 위하여 정지된 비행체에서 분리되는 실린더 형태의 부스터를 중첩격자를 이용하여 모델링 하였으며 상용해석코드인 $CFD-FASTRAN^{TM}$을 사용하여 계산하였다. 실제 현상을 모사하기 위해서는 부스터에 대한 스프링 반발력, 중력, 상대 속도 등의 고려가 필수적인 요소였다. 연구결과, 부스터의 분리 시간은 비행 마하수와 받음각이 증가함에 따라 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 현재까지의 결과를 종합하여 볼 때 본 연구에서 수행한 모델링과 경계조건 등의 구성이 비행시험의 안전한 부스터 분리와 이후 시퀀스를 예측하는데 많은 도움을 줄 것으로 판단된다.