초록
연소가스에 의한 내압 조건에서 필라멘트 와인딩 공법으로 제작되는 복합재 연소관은 돔에서 구조적으로 취약해진다. 본 논문에서는 압력분포비(PDR) 변화에 따른 복합재 돔의 파열압력을 비교하기 위해 유한 요소 해석을 수행하였다. 돔 내/외면 응력, 금속 보스 체적을 산출함으로써, 정량적으로 복합재 연소관의 성능을 비교하였다. 그 결과, PDR 2.5-3.0에서 파손 모드의 임계점이 존재함을 확인하였다. PDR 2.5-3.5 설계는 연소관 파열압력의 변동 없이 금속 보스 무게 감량이 가능하며, 돔 형상 및 오프닝 크기에 대해 설계 기준값이 변경되므로 해석 및 시험을 통한 규명이 필요하다.
Composite motor cases fabricated by the filament winding method are structurally weak in the dome when they are required to withstand the internal pressure of the combustion gas. In this study, a finite element analysis is conducted to compare the burst pressure of a composite dome according to the variation of the pressure distribution ratio(PDR). The performance of the composite motor case was compared quantitatively by calculating the stress on the inner and outer dome surfaces and metal boss volume. As a result, the critical point of the failure mode was observed at a PDR between 2.5 and 3.0. A design at a PDR of 2.5-3.5 can reduce the weight of metal boss without fluctuation in the burst pressure of the combustion motor case. Moreover as the design reference value changes according to the dome shape and opening size, further analysis and testing are necessary.