• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2006년도 추계 학술대회논문집
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• pp.89-92
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• 2006

Aerodynamic heating temperature shown in a NASA's sounding rocket test data was reproduced with CFD technique, comparing with those with analytical method CFD made heat transfer rates and recovery temperatures as the flight trajectory, which made it possible to calculate the wall temperature of rocket. The predicted wall temperature was compared with analytically predicted temperatures. Both the temperatures were compatible although their recovery temperature and heat transfer rates are a little different.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2004년도 한국우주과학회보 제13권2호
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• pp.239-242
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• 2004

The fairing of the launch vehicles has a role of protecting the spacecraft from outer thermal, acoustical, and mechanical loads during flight. Among them, the thermal load is analyzed in the present study. The ascent thermal analyses include aerodynamic heating rate on every point of the fairing, heat transfer through the fairing and spacecraft, and the final temperature during ascent flight phase. A design code based on theoretical/experimental database is applied to calculate the aerodynamic heating rate, and a thermal math program, SINDA/Fluint, is considered for conductive heat transfer of the fairing. The results show that the present design satisfies the allowing temperature of the structure. Another important thermal problem, pyro explosive fairing separation device, is calculated because the pyro system is very sensitive to the temperature. The results also satisfies the pyro thermal condition.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권6호
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• pp.14-20
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• 2002

본 논문에서는 3단형 과학로켓(KSR-III) 기본형의 조건을 이용하여 선두부에서 발생하는 공력가열 현상을 예측하였다. 마하수 4.9, 10.2, 15의 극초음속 유동영역을 평형유동이라 가정하고 수치적 불안정성에 강건한 수치기법인 AUSMPW+ 수치기법과 충격파 정렬 격자계 (shock-aligned grid system)을 사용하여 반구형, Parabola형, 절두 원통형 선두부 형상에 따른 공력가열 현상을 계산하고 발사체 선두부에 사용되는 구조물인 복합재료의 열적안정성을 예측하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권8호
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• pp.54-63
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• 2004

2002년 11월 28일 발사된 KSR-III 과학로켓에서 공력가열로 인한 온도상승을 측정하였으며, 로켓 외피의 온도 및 공력가열량을 계산하였다. 계산에 사용된 소프트웨어는 이론식에 기초한 경계층을 해석하여 비행시간동안 비정상 공력가열량을 계산하는 MINIVER 코드이며, 비행체 내부로의 일차원 고체 열전도까지 고려하였다. 계산 결과 비행체 내부 페이로드 장착부분의 열전달은 대부분 복사로 이루어지고, 공력가열로 인한 KSR-III 외피 최고온도는 핀에서 $223^{\circ}C$이며 최대 공력가열은 노즈캡에서 $133kW/m^2$이었다. 중요부분에서 재질의 허용온도를 만족하였으며 외피 단열재 설계가 적절히 이루어졌음이 확인되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권11호
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• pp.768-778
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• 2019

고속으로 비행하는 항공기의 구성품에 관한 적절한 설계를 위해서는 공기역학적 가열과 표면 온도를 계산하는 능력이 필수적이다. 본 연구에서는 항공기의 공력가열을 효율적으로 계산하기 위한 다양한 경험식들을 분석한 다음, 경험식에 기초한 전산코드를 개발하였다. 계산된 결과는 Navier-Stokes-Fourier 방정식 기반의 ANSYS FLUENT와 경험식에 기초한 ThermoAnalytics사의 MUSES 코드의 결과와 비교하였다. FLUENT의 계산결과와는 벽면 및 정체점 온도에 대해 매우 일치하였다. MUSES 코드와도 온도와 열유속에서 각각 1%, 5%의 차이를 보여주어 매우 근접한 결과를 보여 주었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권6호
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• pp.83-91
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• 2005

본 논문은 초음속 환경에서 운용되는 원통형 비행체가 비행중 경험하는 공력하중 및 공력가열 현상을 지상에서 유사하게 모사하기 위한 내열구조시험 기법 및 시험결과에 대하여 기술하였다. 시험 중 시험 구조물의 자세를 공중에서 제어하거나 시험 중지 중 시험 구조물을 지지할 목적으로 스프링을 이용하는 특별한 자세제어장치가 설계되었다. 시험 구조물에 공력하중과 열하중을 부가하기 위하여 유압식 외력하중부가 장비와 전기식 열부가 장비를 사용하였다. 특히, 복사방식의 수백 개 석영램프가 열부가장비에 응용되었으며, 이들을 이용하여 여러 가지의 열특성 시험조건이 해석조건과 유사하게 지상에서 성공적으로 구현되었다. 연구결과 본 내열구조강도시험기법은 외력 및 극심한 열하중에 노출된 원통형 구조물의 구조적 건전성을 실험적 방법에 의거 지상에서 검증하거나 설계 개선에 필요한 공학자료를 획득하는데 적합한 방법임이 입증되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권11호
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• pp.26-34
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• 2006

본 연구에서는 외력과 열을 동시에 받는 판구조에 대하여 구조적 강도를 평가하기 위하여 열응력 해석 및 열기계적 실험을 수행하였다. 초음속 비행체의 날개 유사 모델인 판구조에 대한 열 및 외력 환경구현을 위하여 석영램프를 이용한 복사가열기와 하중부가 시스템을 사용하였으며, 소성을 가미한 탄소성 유한요소 해석을 병행하여 열기계적 거동을 파악하였다. 시험은 외력 유지 상태에서 일정 온도 유지환경과 10 ℃/sec의 가열률 환경하에서 이루어졌다. 해석 및 실험에 의한 결과들을 이용하여 가열환경에 따른 구조물의 거동 특성을 파악하였으며, 상온에서의 구조강도 결과와 비교 고찰하였다. 본 연구를 통하여 초음속 비행체와 같이 외력과 열 환경을 경험하는 구조물에 대한 실험 및 해석적 방법을 제시하였고, 획득된 자료들은 비행체 내열 구조 설계시 열적 강도 판단의 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제8권4호
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• pp.34-40
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• 2003

The effect of nose radius on aerodynamic heating is investigated by using the Navier-Stokes code extended to thermochemical nonequilibrium airflow, Spherical blunt bodies, whose nose radius varies from 0.O03048 m to 0.6096 m, flying at Mach 25 at an altitude of 53.34 km are considered. Comparison of heat flux at stagnation point with the solution of Viscous Shock Layer and Fay-Riddell are made. Results show that the flow for very small radius is in a nearly frozen state, and therefore the heat flux due to diffusion is smaller than that due to translational energy. As the radius becomes larger, the portion of heat flux by diffusion becomes greater than that of heat flux by translational temperature and approaches to a constant value.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제21권4호
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• pp.464-470
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• 2018

A development of one-dimensional thermal analysis tool is performed to estimate the thickness of cork insulation for flight vehicle. In the calculation of cork temperature, the cork density model, heat of ablation and pyrolysis gas enthalpy model were applied. The calculation for the two-layer model of cork and metal was performed by the tool and compared with the experimental data. The results for the two aerodynamic heating conditions were 17 % and -12 % different from the experimental data, respectively. The effect of mechanical ablation not included in the calculation can be expected as the cause of the difference. The temperature-density curve of cork which adjusted by experimental data was also presented.

• 항공우주기술
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• 제1권1호
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• pp.128-134
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• 2002

고속비행 중의 공력가열과 같은 외부 열전달로부터 외피 구조물과 내부 탑재물을 보호하기 위하여, KSR-III의 외피에 단열처리가 필요하였다. 일련의 시험과 분석을 통하여 선정된 단열재인 BMS 10-102는 스프레이 가공 형식의 점착성 물질로서 외피에 도포 후 경화시키며, 낮은 열전달율과 낮은 밀도와 같은 특성을 지녀 우수한 단열효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 KSR-III 기본형 설계에서 대표적인 다층구조인 노즈 페어링부의 honeycomb 샌드위치 구조에 대한 단열해석을 수행하였다.