This paper deals with attitude controller design and integrated performance tests on the nitrogen gas reaction control system of KSLV-I. Some major factors which are necessarily required in designing a stabilizing controller of reaction control system are investigated, and the corresponding equations are given. Experimental configurations and test conditions for system level integrated performance tests of the KSLV-I nitrogen gas reaction control system are summarized. It is shown that, based on the experimental data, operational performances of nitrogen gas reaction control system can be analyzed in terms of gas consumption, thrusting force, time delay, and specific impulse. It is also shown that a conformance of the controller to flight can be evaluated. Finally the onboard controller of KSLV-I reaction control system is shown to perform normally with enough stability margin via the first flight test result.
This paper deals with the development of Engineering Model for the TCU( Thruster
Control Unit) and simulation system of the reaction control system using cold gas. TCU
communicates with TLM(Telemetry) and ground control console so that it transmits
monitoring data of pressures and temperatures for reaction control system. The
cpu/communication board performs MIL-STD-1553B communication, RS-422 communication,
data input/output processing and program loading to EEPROM. We applied Intel 80386DX
Microprocessor, 256Kbytes EEPROM and 256Kbytes SRAM for program storage and
execution. Also, we developed the direct access interface circuit to EEPROM and simulation
system for TCU.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.45
no.4
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pp.300-309
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2017
A spacecraft obtains a reaction momentum required for an orbit correction and an attitude control by exhausting a combustion gas through a small thruster in space. If the exhaust plume collides with spacecraft surfaces, it is very important to predict the exhaust plume behavior of the thruster when designing a satellite, because a generated disturbance force/torque, a heat load and a surface contamination can yield a life shortening and a reduction of the spacecraft function. The purpose of the present study is to ensure the core technology required for the spacecraft design by analyzing numerically the exhaust gas behavior of the 10 N class bipropellant thruster for an attitude control of the spacecraft. To do this, calculation results of chemical equilibrium reaction between a MMH for fuel and a NTO for oxidizer, and continuum region of the nozzle inside are implemented as inlet conditions of the DSMC method for the exhaust plume analysis. From these results, it is possible to predict a nonequilibrium expansion such as a species separation and a backflow in the vicinity of the bipropellant thruster nozzle.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.43
no.9
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pp.799-804
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2015
The purpose of this study is to analyse the dynamic disturbances(disturbed forces and disturbed torques) due to attitude control thruster's plume impingement on the solar arrays. To produce database of the dynamic disturbances a sweep analysis was done, in which the two parameters are used; the distance between the thruster and solar arrays and the thruster tilt angle. Based on the database, a third order polynomial approximation is computed to represent the characteristics of the disturbed forces and torques. The final results are the coefficients of the approximation for each solar array angle position. These results as input data are used to optimize the configuration of the attitude control thrusters. This analysis is appled to the two candidate solar arrays for Geo-Kompsat-2 satellite and the results of the disturbed forces and disturbed torques are compared and analysed.
The analysis of specific impulse of the liquid rocket engine employing gas generator cycle with LOx/kerosene as propellant has been performed. The relative error of performance of 300 ton level engine is 0.1%s for specific impulse and 12% for optimal combustion pressure comparing with the published data. The difference of the performance model and the material property models of gas generator product gas are the presumed major reason of discrepancy. The optimal condition of 30 ton level engine is combustion pressure of 68 bar and mixture ratio of 2.2 for maximum specific impulse. This optimal condition can be changed by performance models.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2016.02a
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pp.202-202
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2016
홀 플라즈마 엔진은 인공위성의 궤도유지 및 자세제어 등의 임무수행이나 우주선의 심우주 활용에 있어 필수적인 핵심 우주 부품이다. 홀추력기 연구개발의 최근 큰 관심사는 추력기의 장시간 운전성 확보 및 방전효율 향상이다. 최근 고리형 홀추력기에서 방전 영역 내 플라즈마와 유전체 벽 간의 충돌을 줄임으로써 전극 손상 및 전자온도 손실을 감소시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 전자석 코일을 활용해 방전 채널 벽면과 평행한 방향의 자기장을 형성하여 플라즈마와 유전체 벽 간의 상호작용을 감소시키는 연구들이 소개되고 있으며, 이러한 방법을 자기차폐(magnetic shielding)라 한다. 본 연구에서는 자기차폐 개념이 적용된 방전 소모전력 500 W급 고리형 홀추력기의 방전 및 추력 발생 특성을 연구하였다. 자기장구조 제어를 통해 유전체 벽과 플라즈마 간 상호작용을 감소시킨 결과, 500 V 수준의 방전 전압에서도 유전체 벽에서의 이차전자 발생에 의한 방전전류의 급격한 증가없이 안정적인 방전이 가능하였으며, 이러한 방전 형태는 기존의 자기차폐 개념이 적용되지 않은 일반 고리형 홀 추력기에서 구현하기 어려운 방전 상태이다. 추력기의 자기장 구조 최적화 조건에서 제논 가스 방전을 통해 얻은 최대 추력은 $22{\pm}1mN$, 비추력 $2200{\pm}70s$, 양극효율 $51{\pm}2%$로 매우 우수한 성능을 보여 주었다
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.47
no.3
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pp.19-27
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2010
KSLV(Korea Space Launch Vehicle)-I is designed as a launch vehicle to enter a 100 kg-class satellite to the LEO(Low-Earth Orbit). Attitude angles of the upper-stage, including roll, pitch and yaw are controlled by cold gas thruster system using nitrogen gas. The thruster for the KSLV-I is the main pneumatic valve in the RCS(Reaction Control System). In this paper, the design, function tests, and environment tests of the thruster for KSLV-I are described. The developed thrusters are experimentally evaluated and successfully passed the required qualification and acceptance tests.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2008.05a
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pp.111-114
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2008
The performance evaluation of a micro monopropellant thruster is described in this paper. The platinum which has stable physical and chemical properties is used as a catalyst. The ceramic form, named Isolite is chosen as a catalyst bed. Hydrogen peroxide whose concentration is up to 90wt% is supplied into thruster by direct pressurization with nitrogen gas. The $c^*$ efficient is calculated to evaluate the performance of a thruster. The pressure rise time, pressure decent time and reaction delay are synthetically considered.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.8
no.2
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pp.54-61
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2004
Miniaturization of subsystems including propulsion systems is recent trends in spacecraft technology. Small space vehicle propulsion is not only a technological challenge of a scaling system down, but also a combination of fundamental flow/combustion constraints. In this paper, physical constraints of micronozzle for cold gas micro-thruster are reviewed and discussed. Method to measure small thrust are also described.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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1998.04a
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pp.31-31
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1998
위성체의 보조추진시스템은 임구궤도까지의 궤도진입 및 임무궤도상에서의 속도 또는 자세제어에 필요한 임펄스를 제공한다. 단일하이드라진 추력기는 하이드라진(H$_2$H$_4$)과 자발적 촉매(Shell 405)의 발열 및 흡열 열분해 반응에 의해 발생하는 질소($N_2$), 수소(H$_2$), 암모니아(NH$_3$), 혼합가스를 노즐을 통해 방출하므로써 요구되는 impulse를 얻는다. 단일하이드라진 추력기 설계는 주입기, 촉매대, 노즐과 기타 설계 형태에 따른 다지관, 링, 스크린, 지지판 등의 부수적인 부품으로 구성된다. 추력기 제작 과정은 크게 piece-parts 기계가공, HEA(Head End Assembly)와 TCA(Thrust Chamber Assembly)로 구성되고 각 세부공정마다 전수시험 및 검사를 가진다. 연소시험설비는 최소 모사진 공 수준이 고도 100,000 ft(8.4 torr)를 만족시킬 수 있는 진공설비, 시험제어부, 성능변수 측정 및 처리부, 추진제 가압 공급부, 기타 환경 안전 및 부대 설비로 구성된다. 추력기 연소성능시험 절차는 추진제 충전 및 오염 여부 표본 검사, 가압 및 공급 라인 이상여부 확인, 추력기 장착, 추진제 가압 및 공급, 시험장치 보정, 진공 모사 및 연소성능시험, data 처리 등으로 구성된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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