• Advances in aircraft and spacecraft science
• /
• 제10권4호
• /
• pp.317-334
• /
• 2023

This paper presents a basic methodology and a set of numerical tools for the preliminary design of solid-fueled ramjet missiles. An elementary code determines the baseline system configuration comprised of warhead, guidance-control, and propulsion masses and geometries from specific correlations found in the literature. Then, the system is refined with the help of external and internal ballistics codes. Equations of motion are solved for the flight's ascending, cruising, and descending stages and the internal ballistic set of equations designs the ramjet engine based on liquefying fuels. The combined tools sized the booster and the ramjet sustainer engines for a long-range missile, intended to transport 200 kg of payload for more than 300 km range flying near 14,000 m altitude at Mach 3.0. The refined system configuration had 600 mm in diameter and 8,500 mm in length with overall mass of 2,128 kg and 890 kg/m3 density. Ramjet engine propellant mass fraction was estimated as 74%. Increased missile range can be attained with paraffin-polyethylene blend burning at near constant regression rate through primary air mass flow rate control and lateral 2-D air intakes.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
• /
• pp.281-284
• /
• 2006

PW206C 터보 축 엔진을 위해 신경회로망을 이용한 지능형 성능 진단 프로그램이 제안되었다. 이 엔진은 항공우주연구원에서 개발 중에 있는 틸트 로터 타입 스마트 무인기의 추진시스템으로 선정되었다. 스마트 무인기 추진시스템에서 계측되는 성능변수는 가스발생기 회전속도, 동력터빈 회전속도, 배기가스 온도, 토크 등 4개이다. 그러나 이러한 4개 계측변수로는 각 구성품의 손상 진단이 어려운 관계로 압축기 출구 압력 및 압축기 터빈 출구 온도를 포함한 6개의 계측변수를 진단에 이용하였다. 구성품 성능저하량을 판단하는 성능파라미터는 압축기, 압축기 터빈, 동력 터빈의 유량함수 및 효율이다. 신경망을 훈련하고 테스트하기 위한 데이터베이스는 가스터빈 성능모사 프로그램을 이용하여 구성하였다. 훈련된 신경망을 PW206C 터보 축 엔진의 진단에 적용한 결과 제안된 진단 알고리즘이 압축기 오염과 압축기 터빈의 침식과 같은 단일 손상을 탐지하는데 유용함을 확인하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
• /
• 제28권4호
• /
• pp.299-304
• /
• 2011

As more satellites are designed to downlink their observed image data through the X-band frequency band, it is inevitable that the occupied bandwidth of a target satellite will overlap with that of other X-band downlink satellites. For sun-synchronized low earth orbit satellites, in particular, it can be expected that two or more satellites be placed within the looking angle of a ground station antenna at the same time. Due to the overlapping in the frequency band, signals transmitted from the adjacent satellites act as interferers, leading to degraded link performance between target satellite and ground station. In this paper, link analysis was initiated by modeling the radiation pattern of ground station antenna through a validated Jet Propulsion Laboratory peak envelope model. From the relative antenna gain depending on the offset angle from center axis of maximum antenna directivity, the ratio of received interference signal level to the target signal level was calculated. As a result, it was found that the degradation increased when the offset angle was within the first point of radiation pattern. For a 7.3 m antenna, serious link degradation began at an offset angle of 0.4 degrees. From this analysis, the link performance of the coming satellite passes can be recognized, which is helpful to establish an operating procedure that will prevent the ground station from receiving corrupted image data in the event of a degraded link.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제41권11호
• /
• pp.908-914
• /
• 2013

본 연구에서는 소형 태양광 무인항공기를 개발하여 비행시험을 수행하였다. 태양광 무인기는 날개에 설치된 태양전지로부터 전력을 생산하고, 생산된 전력의 일부를 비행동력으로 사용하며, 나머지를 일몰 후 비행을 위해 배터리에 저장을 한다. 태양광 무인항공기는 공기역학적으로 매우 효율이 높아야 하며, 구조적으로 경량이면서 고강도를 가져야 한다. 또한, 태양광 무인기의 전기추진시스템과 태양광 발전시스템도 높은 효율을 가져야 한다. 본 연구에서는 12시간 이상의 연속 비행을 위한 태양광 무인항공기 및 태양광 시스템을 개발하고, 그 성능을 파악하기 위해 비행시험을 수행하였다. 가을과 겨울철의 비행시험 결과 본 연구에서 개발한 태양광 무인항공기의 사계절 모두 12시간 이상의 연속비행이 가능함을 알 수 있었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
• /
• 제33권4호
• /
• pp.323-333
• /
• 2016

In this study, the uncertainty requirements for orbit, attitude, and burn performance were estimated and analyzed for the execution of the $1^{st}$ lunar orbit insertion (LOI) maneuver of the Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO) mission. During the early design phase of the system, associate analysis is an essential design factor as the $1^{st}$ LOI maneuver is the largest burn that utilizes the onboard propulsion system; the success of the lunar capture is directly affected by the performance achieved. For the analysis, the spacecraft is assumed to have already approached the periselene with a hyperbolic arrival trajectory around the moon. In addition, diverse arrival conditions and mission constraints were considered, such as varying periselene approach velocity, altitude, and orbital period of the capture orbit after execution of the $1^{st}$ LOI maneuver. The current analysis assumed an impulsive LOI maneuver, and two-body equations of motion were adapted to simplify the problem for a preliminary analysis. Monte Carlo simulations were performed for the statistical analysis to analyze diverse uncertainties that might arise at the moment when the maneuver is executed. As a result, three major requirements were analyzed and estimated for the early design phase. First, the minimum requirements were estimated for the burn performance to be captured around the moon. Second, the requirements for orbit, attitude, and maneuver burn performances were simultaneously estimated and analyzed to maintain the $1^{st}$ elliptical orbit achieved around the moon within the specified orbital period. Finally, the dispersion requirements on the B-plane aiming at target points to meet the target insertion goal were analyzed and can be utilized as reference target guidelines for a mid-course correction (MCC) maneuver during the transfer. More detailed system requirements for the KPLO mission, particularly for the spacecraft bus itself and for the flight dynamics subsystem at the ground control center, are expected to be prepared and established based on the current results, including a contingency trajectory design plan.

• 한국추진공학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.81-89
• /
• 2014

엔진베이의 환기를 위해 Tandem-ejector 개념을 도입하고, 성능 예측을 위해 1차원 모델링을 개발하였다. 모델링에서 주 노즐 제트유동과 주 제트유동에 의해 유도된 2차 유동 및 3차 유동 해석은 등엔 트로피 과정을 가정하고, 혼합 과정 해석은 질량, 운동량, 에너지 보존식에 기반한 검사체적해석 기법을 적용하였다. Tandem-ejector의 혼합유동이 대기로 방출되므로 방출되는 혼합유동의 정압력과 대기압력을 일치하도록 하고, 이러한 경계조건을 만족시키도록 주 노즐 제트유동의 압력손실 모델링을 구성하였다. Tandem-ejector의 1차원 해석을 통해 주 제트 유동의 압력변화에 따른 이젝터 성능 변화를 예측할 수 있었으며, 실 운용조건에서 주 제트유동의 공급압력 기준값 범위를 설정할 수 있었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
• /
• 제19권3호
• /
• pp.207-214
• /
• 2002

인공위성 추진시스템의 액체연료(Hydrazine) 비정상유동 해석을 통해 연료공급 시스템내 유압특성이 유도된다. 정상상태 연소의 경우 연료유동량은 일정하나, 추력기밸브가 갑자기 닫히면 배관내 압력은 초기 탱크압력보다 높아진다. 결국 배관내 유압은 비정상상태가 되며, 유압 및 유량은 맥동현상을 보인다. 만약 상승압력이 너무 크게 되면, 추진제(연료)가 폭발분해를 일으키며, 추력기밸브 기능에 손상을 입힐 수 있고, 하이드라진 연료의 초음속 연소현상이 발생할 가능성이 있다. 또한 반사된 충격파로 인해 압력변환기의 감도저하 및 오작동을 유발하기도 한다. 위성의 추진시스템 설계시 비정상연료의 해석이 선행되어야 하며, 본 논문에서는 여러 설계인자에 대한 연료배관내 유압특성을 MOC 유동해석을 통해 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제46권10호
• /
• pp.791-797
• /
• 2018

본 연구에서는, 충격파 터널을 이용하여 한국형발사체의 발사 후 마하수 6을 돌파하는 고도 65 km에서의 고공환경모사 연구를 수행하였다. 시험모델을 고정하는 지지대로 인한 유동교란 최소화를 위해 여러 다른 지지대 형상을 고려하였으며, 교란이 최소화된 지지대를 적용한 추력기 시험모델을 사용하여 단발-플룸의 추진기관을 포함한 고공환경모사 실험을 수행하였다. 가시화기법을 통한 추력기 시험을 통해 충격파 패턴뿐만 아니라 배기 플룸과 자유류 유동 간의 상호작용으로 발생하는 전반적인 유동 패턴을 실험적으로 확인하였다. 전산해석결과와 실험결과와의 비교를 통해 선단에서의 충격파 위치는 동일, 후단과 노즐부에서는 불필요 충격파로 인한 ${\pm}7%$의 오차 발생이 확인되었다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제19권5호
• /
• pp.62-70
• /
• 2015

액체로켓엔진은 시동단계에서 갑작스런 압력 및 온도 등의 부하변동이 발생할 수 있다. 따라서 성공적인 액체로켓엔진 개발과 함께 비용, 시간을 절감하기 위해 시동 해석이 필요하다. 본 연구에서는 다단연소사이클 액체로켓엔진 파워팩에 대한 시동 해석 시뮬레이터를 개발하여 압력 및 유량 밸런스를 통한 유량을 결정하고 터빈 및 펌프의 수학적 모델링을 통해 최종적으로 시간에 따른 터보펌프의 회전속도를 구하였다. 시동 해석 결과, 정상상태도달까지 약 1.3초가 소요되었으며 이때의 회전속도로는 27,500 rpm을 얻었다. 또한 안정적 시동을 위한 적절한 시퀀스 제시가 가능함을 확인했다.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.79-87
• /
• 2024

한국형발사체(KSLV-II, 누리호)는 상용의 항공유를 발사체 연료로 사용한다. 한국형발사체에 적용된 연료유 규격은 항공유 규격에서 도입하였지만, 수분과 미립 협잡물 규격과 분석 방식은 편의성과 정확성을 위해 디지털 방식으로 변환하였다. 연료유 관리를 위해 입고, 저장, 사용 단계마다 검사하여 적합성을 판단하는 연료유 관리시스템을 구축하였으며, 이를 위해 나로우주센터에 분석실을 구축하였다. 입고 검사로 연료유의 혼유 가능성을 차단하고, 저장 검사로 장기간 성분 변화를 관찰했으며, 사용 전 검사를 통해 엔진 시험이나 발사체 시험의 연료유 적합성을 판단하였다. 장기간의 분석 결과로 우주센터의 연료유 저장 방식이 적절함을 확인하였고, 관리시스템으로 수백 번의 엔진 시험과 여러 차례의 비행시험에 대응할 수 있었다.