인공위성에서 위성 구조체의 임무는 위성체의 모든 부품을 제반 환경조건 하에서 안전하게 지지하는 것이다. 위성 구조체의 안전성은 위성체 및 발사체 모델의 결합 및 하중함수로 표현되는 발사하중을 부가한 연성하중해석을 통해 최종적으로 검증된다. 본 연구에서는 구조체 무게의 감소를 위해, 발사하중상태 하에의 위성구조에 대해 직접 최적화알고리듬을 적용하였다. 위성 구조부재의 손상여부의 판단을 위한 가속도 반응은 연성하중해석의 결과를 바탕으로 얻었다. 최적화 결과, 구조부재 중량은 약 12%의 감소를 보였으며, 하니콤 심재의 두께가 성능에 크게 기여함을 알 수 있었다.
위성발사체에 심각한 진동하중을 발생시키는 버펫 현상을 해석하기 위하여, CFD 해석과 반경험식을 결합하여 천음속 영역 해머헤드 발사체에서 발생할 수 있는 압력섭동을 예측하였다. RANS 해석을 수행하여 충격파 진동 영역, 박리영역, 박리 재부착 지점 등을 확인하였으며, 경계층 두께, 배제 두께, 경계층 끝단에서의 유동 정보를 계산하였다. RANS 결과와 공간 분포를 고려한 반경험식을 결합하여 해머헤드 페어링 주위의 압력 섭동과 파워스펙트럼을 예측하였고 시험 결과와 비교하였다.
For the success of system development, it is necessary to systematically manage the requirements that are the basis of system development and its verification results. In order to follow the principles of SE(Systems Engineering)-based V&V(Verification&Validation) process, requirements can be managed by securing the requirements and their establishments, design compliances, and verification compliances according to the system development lifecycle. Especially, in a large-complex system research and development project, such as a space launch vehicle development project, many participants establish, verify, and validate numerous requirements together during the project. Therefore, logical and systematic requirements management, including guarantee of data integrity, change history, and traceability, is very important for multiple participants to utilize numerous requirements together without errors. This paper introduces the practical requirements and verification management for the requirements-based development process in the space launch vehicle development project.
고도보정 노즐은 모든 고도에서 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 고안된 노즐이다. 발사체의 비추력을 향상시키기 위한 방법으로는 연소실만의 특성인 특성배기속도를 향상시키는 방법과 노즐만의 특성인 추력계수를 향상시키는 방법이 있다. 고도보정 노즐은 동일한 연소기에서 노즐의 성능 개선을 통해 발사체의 성능향상을 가능하게 한다. 고도보정 노즐에 대한 연구는 독일 DLR에서 활발하게 진행되고 있으며, 미국, 러시아, 영국, 호주, 일본 등 항공우주선진국에서도 진행되고 있다. 본 논문에서는 고도보정 노즐에 대한 기술 현황 및 특허 동향에 대해 조사하였다. 이를 바탕으로 고도보정 노즐의 기술흐름을 파악하고 발사체 성능향상 연구에 기초자료로 활용하고자 한다.
우주발사체에 적용되는 전자부품들은 발사 및 비행 중 극심한 진동 환경에 노출이 된다. 각각의 부품들의 구조적인 신뢰성은 수학적인 접근 방법을 통해서 검증될 수 있다. 이를 위해서는 전자부품들이 장착되는 PCB(Printed Circuit Board) 조립체 및 PCB조립체가 장착되는 하우징에 대한 고유주파수가 주요한 인자에 해당이 된다. 본 논문에서는 하이드라진 TCU(Thruster Control Unit)의 PCB 조립체와 하우징의 고유주파수들을 구하기 위해서 유한요소해석을 이용하였으며 이를 실험적인 방법을 통하여 검증하였다.
대기의 기상 상태는 시, 공간적으로 매우 불규칙적으로 변화하여 경우에 따라서 위성 발사체에 치명적인 영향을 미치고 있다. 따라서 위성 발사체의 순조로운 발사를 위하여 기상 상태의 정확한 실시간 관측이 필수적이라 할 수 있다. 본 연구는 기상관측 시스템인 기상레이더의 일반적인 제원을 소개하며, 우주센터용으로 적합한 기상 레이더 시스템의 운용개념 및 요구특성을 송신출력, 안테나 이득, 빔 폭 및 최적 감지신호 등을 종합적으로 고려하여 분석하였다.
우주발사체I 상단 시스템은 비행 중에 킥 모터 점화, 위성분리와 같은 HBW 점화기 기폭이 순차적으로 발생 한다. HBW 점화기의 기폭시에는 일반적으로 전도성 구조물을 통한 단락전류가 일시적으로 발생한다. 이러한 단락전류는 구동 전원 측으로 최대 전류 값 및 루프 면적에 비례한 일시적인 자기장을 형성시키고 near 필드(${\lambda}/2{\pi}$) 내의 인접하게 위치한 하니스에 자계 결합을 통한 역기전력 발생의 원인이 될 수 있다. 이러한 인접 하니스에 자계 노이즈 결합은 여러 자료를 통해 우주시스템 환경에서 일시적인 데이터 손실의 원인이 되는 것으로 분석되고 있다. 본 논문은 우주발사체의 HBW 점화기 기폭시 발생되는 전도성 구조물 단락전류 귀환현상으로 인한 자계노이즈 분석 및 감쇄방안에 대해 논의하고자 한다.
본 논문에서는 우주개발 중장기계획에 따라 개발 중인 KSLV-I 우주발사체가 나로 우주센터에서 발사될 경우를 가정하여 확장칼만필터와 Unscented 칼만필터를 통한 실시간 궤적추정 결과를 비교 분석하였다. 이를 위해 가상의 KSLV-I과 관측 레이더 3기를 바탕으로 실제 궤적을 생성하였으며, 관측자료는 실제 궤적에 관측오차를 고려하여 생성하였다. 이에 대해 초기 추정오차가 작은 경우와 큰 경우로 구분하고, 관측주기가 20Hz와 10Hz인 경우로 나누어 각각 두 필터를 적용해서 성능을 비교하였다. Unscented 칼만필터는 확장칼만필터보다 큰 초기 추정오차에 대해 수렴이 빠르고 정확도가 높으며, 느린 관측주기에도 우수한 성능을 보이는 것을 확인하였다.
본 논문은 다중경로신호를 포함한 위성항법신호의 특성에 관한 정량적 분석을 수행하고, 나로우주센터의 발사대에 나로호가 발사대기중일 때에 저장된 데이터를 바탕으로 발사장 주변환경으로부터 발생한 다중경로신호로 인하여 GPS 수신기에서 계산된 항법해 및 신호대잡음비에서 나타난 일반복 특성에 대하여 다룬다. 발사대에 설치된 나로호에서는 GPS 안테나와 주위환경 및 GPS 위성궤도가 거의 변하지 않으므로 계산된 항법해와 신호대잡음비의 변화율과 크기가 그대로 일반복 되고 있음을 확인하였다. 다중경로의 영향에 관한 분석과 발사대에서 관찰된 항법해와 신호대잡음비의 일반복 특성은 위성발사체가 발사대기하고 있을 때에 GPS 수신기의 성능을 안정화시키기 위한 방법을 찾는데 크게 도움이 될 것이다.
A space launch vehicle system represents a typical example of large-scale multi-disciplinary systems, consisting of subsystems such as mechanical structure, electronics, control, telecommunication, propulsion, material engineering etc. A lot of cost is required to develop the launch vehicle system. A precise planning of R&D cost is very essential to make a success of the launch vehicle development program. Especially in the early development phase of a new space launch vehicle system, cost estimation techniques and analogy from past similar development data are very useful methods to estimate a development cost of the launch vehicle system. Now Korea Aerospace Research Institute is in charge of the KSLV-I (Korea Space Launch Vehicle-I) Program that is a part of Korea National Space program. KSLV-I Program is a national undertaking to develop launch capabilities to deliver science satellites of a 100kg-class into a low earth orbit. It is hereafter, going to plan to develop a new korean space launch vehicle. In this paper, first the development costs of well-known launch vehicles in the world are presented to provide a reference to make a development plan of a new launch vehicle. Second this paper introduces the present status of cost estimation applications at NASA. Finally this paper presents the results from application of a TRANSCOST, a parametric cost model, to derive a cost estimate of a new launch vehicle development, as an example.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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