• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2002년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.47-52
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• 2002

The supersonic flow around multi-stage rocket system is analyzed using 3-D compressible unsteady flow solver. A Chimera overset grid technique is used for the calculation of present configuration and grid around the core rocket is composed of 3 zones to represent fins in the core rocket. Flow solver is parallelized to reduce the computation time, and an efficient parallelization algorithm for Chimera grid technique is proposed. AUSMPW+ scheme is used for the spatial discretization and LU-SGS for the time integration. The flow field around multi-stage rocket was analyzed using this developed solver, and the results were compared with that of a sequential solver The speed-up ratio and the efficiency were measured in several processors. As a result, the computing speed with 12 processors was about 10 times faster than that of a sequential solver. Developed flow solver is used to predict the trajectory of booster in separation stage. From the analyses, booster collides against core rocket in free separation case. So, additional jettisoning forces and moments needed for a safe separation are examined.

• International Journal of Aerospace System Engineering
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• 제2권2호
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• pp.29-33
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• 2015

The multidisciplinary design optimization (MDO) of a launch vehicle (LV) with a hybrid rocket engine (HRE) was carried out to investigate the ability of an HRE for a single-stage LV. The non-dominated sorting genetic algorithm-II (NSGA-II) was employed to solve two design problems. The design problems were formulated as two-objective cases involving maximization of the downrange distance over the target flight altitude and minimization of the gross weight, for two target altitudes: 50.0 km and 100.0 km. Each objective function was empirically estimated. Several non-dominated solutions were obtained using the NSGA-II for each design problem, and in each case, a trade-off was observed between the two objective functions. The results for the two design problem indicate that economical performance of the LV is limited with the HRE in terms of the maximum downrange distances achievable. The LV geometries determined from the non-dominated solutions were examined.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.117-119
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• 2017

본 논문에서는 하이브리드 로켓의 자동점화를 위한 다단 방식의 촉매점화시스템에 관한 연구를 수행하였다. 다단 촉매점화기의 열분해 성능을 평가하기 위해 1단 점화기에 촉매를 충전하여 예열 후, 1단 점화기와 2단 점화기에 각각 저유량과 고유량을 공급하여 실험을 진행하였다. 이때 저유량의 $N_2O$가스를 분해하여 생성된 고온의 가스로 고유량의 $N_2O$가스를 분해하였다. 실험 결과 기존 점화기보다 점화 시간이 감소되었다. 또한 1단 점화기에서 분해된 가스를 이용하여 2단 점화기에 공급된 고유량 $N_2O$가스의 분해 가능성을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.807-808
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• 2010

비추력이 300초 정도 되는 발사체로 고도 200km 이상의 궤도에 페이로드를 진입시키기 위해서는 2단 이상의 단 구성이 필요하다. 전이궤도인 고도 200~250km 까지는 1단과 2단 로켓 엔진의 작동 영역이고 그 이상은 최상단 가속블록과 인공위성의 추진기관이 작동하는 영역이다. 최상단의 엔진은 페이로드를 목표한 궤도에 정확하게 투입시키기 위해 높은 추력은 아니지만 정밀한 제어를 필요로 한다. 현재 운용 중인 상단 엔진에 대한 조사와 정리를 통하여 개발 동향을 파악하고 향후 우리의 고성능 상단 엔진을 개발하는데 참고하고자 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.15-15
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• 1998

The problem of the impingement of a sonic or a supersonic jet on a flat surface has not only wide applications but has also interesting and very complex flow phenomena. The main applications of this impinging jet include prediction of solid surface erosion, design of launcher systems, stage separation of multi-stage rocket system, V/STOL operations, thermal spray system, and manufacturing technologies of materials. Much have been learned about the supersonic impinging jet flow field but many fundamental questions have not been answered satisfactorily. The problem encompasses many facets of fluid dynamics which, in combination, present the compressibility effect and the viscous-inviscid interaction, coupled with flow separation and reattachment. What is more, there are many flow parameters that have on the impinging jet flow field, for example, Mach number, Reynolds number, pressure ratio, distance between the nozzle exit and flat plate, jet shock structure, nozzle diameter and etc. Thus the existing data on the supersonic impinging jet flow present considerable disagreement in which quantitative comparison between one result and another is often impossible.

• 한국추진공학회지
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• 제23권3호
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• pp.119-126
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• 2019

극저온 액체산소나 액체수소를 사용하는 액체로켓 엔진은 냉각이 충분하지 않을 경우 펌프 인입부에서 의 케비테이션과 연소기 메니폴드부에서의 급격한 기화에 의한 서지 현상이 발생할 수 있다. 극저온 추진제 사용을 위한 냉각은 유로의 충전을 위한 냉각/충전단계와 충전 후 온도유지 단계로 구분된다. 발사체의 위성투입 능력 향상을 위해서는 상단엔진의 다점화 기능이 필요하며 다점화를 위해서는 무추력 구간 중 다음 시동을 위한 냉각이 수행되어야 한다. 본 연구에서는 지상에서의 엔진의 냉각/충전 및 온도유지, 그리고 상단 엔진이 1차 점화하기 위한 냉각과 무추력 구간에서의 냉각유지, 그리고 다점화를 위한 냉각에 대해 논의한다.

• 산업경영시스템학회지
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• 제45권4호
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• pp.42-52
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• 2022

North Korea continues to upgrade and display its long-range rocket launchers to emphasize its military strength. Recently Republic of Korea kicked off the development of anti-artillery interception system similar to Israel's "Iron Dome", designed to protect against North Korea's arsenal of long-range rockets. The system may not work smoothly without the function assigning interceptors to incoming various-caliber artillery rockets. We view the assignment task as a dynamic weapon target assignment (DWTA) problem. DWTA is a multistage decision process in which decision in a stage affects decision processes and its results in the subsequent stages. We represent the DWTA problem as a Markov decision process (MDP). Distance from Seoul to North Korea's multiple rocket launchers positioned near the border, limits the processing time of the model solver within only a few second. It is impossible to compute the exact optimal solution within the allowed time interval due to the curse of dimensionality inherently in MDP model of practical DWTA problem. We apply two reinforcement-based algorithms to get the approximate solution of the MDP model within the time limit. To check the quality of the approximate solution, we adopt Shoot-Shoot-Look(SSL) policy as a baseline. Simulation results showed that both algorithms provide better solution than the solution from the baseline strategy.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.330-339
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• 2008

Ground-based interceptors(GBI) comprise a major element of the strategic defense against hostile targets like Intercontinental Ballistic Missiles(ICBM) and reentry vehicles(RV) dispersed from them. An optimum design of the subsystems is required to increase the performance and reliability of these GBI. Propulsion subsystem design and optimization is the motivation for this effort. This paper describes an effort in which an entire GBI missile system, including a multi-stage solid rocket booster, is considered simultaneously in a Genetic Algorithm(GA) performance optimization process. Single goal, constrained optimization is performed. For specified payload and miss distance, time of flight, the most important component in the optimization process is the booster, for its takeoff weight, time of flight, or a combination of the two. The GBI is assumed to be a multistage missile that uses target location data provided by two ground based RF radar sensors and two low earth orbit(LEO) IR sensors. 3Dimensional model is developed for a multistage target with a boost phase acceleration profile that depends on total mass, propellant mass and the specific impulse in the gravity field. The monostatic radar cross section (RCS) data of a three stage ICBM is used. For preliminary design, GBI is assumed to have a fixed initial position from the target launch point and zero launch delay. GBI carries the Kill Vehicle(KV) to an optimal position in space to allow it to complete the intercept. The objective is to design and optimize the propulsion system for the GBI that will fulfill mission requirements and objectives. The KV weight and volume requirements are specified in the problem definition before the optimization is computed. We have considered only continuous design variables, while considering discrete variables as input. Though the number of stages should also be one of the design variables, however, in this paper it is fixed as three. The elite solution from GA is passed on to(Sequential Quadratic Programming) SQP as near optimal guess. The SQP then performs local convergence to identify the minimum mass of the GBI. The performance of the three staged GBI is validated using a ballistic missile intercept scenario modeled in Matlab/SIMULINK.

• 한국추진공학회지
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• 제3권4호
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• pp.67-74
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• 1999

고체 물체 표면이나 지표면에 초음속 제트가 충돌할 때 발생되는 문제들은 다단 로켓의 분리, 우주공간에서의 도킹, 수직 이/착륙기, 제트 엔진의 배기가스, 가스터빈 블레이드, 지상 로켓 발사 등의 다양한 상황에서 일어나며 이러한 충돌제트의 유동은 아음속과 초음속 혼합영역, 충격파가 교차하는 영역, 팽창파, 난류 전단층 등의 매우 복잡한 구조를 이루고 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 출구마하수 2, 축소-확대형 초음속 노즐을 통해 과소 팽창된 제트가 수직, 경사평판에 부딪힐 때 형성되는 표면압력분포 및 유동가시화 등을 초음속 유동시험장치를 이용하여 연구하였다. 평판에서의 최대압력은 수직일 경우보다 경사졌을 때 훨씬 더 컸으며, 이는 여러 충격파를 통한 압력 회복 때문이다. 또한, 평판이 자유제트의 첫 번째 충격파 셀 내에 위치할 때 과소 팽창비에 따른 표면압력분포는 서로 유사한 경향을 보여주었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권5호
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• pp.419-426
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• 2018

심우주 탐사 임무를 수행하는 경우 발사체의 최상단에 궤도전이를 위한 고체 또는 액체 엔진이 장착된다. 궤도 전이 과정에서 추력 비정렬 오차가 존재할 경우, 시간이 지남에 따라 탑재체의 자세각 오차가 급속히 증가하여 임무의 성패에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 이러한 추력 비정렬 오차를 줄이는 방법으로는 스핀안정화 방식 또는 3축 자세제어 방식이 있으며, 이 중 시스템 단순화 및 구조 경량화 측면에서 강점을 가지는 스핀안정화 방식이 많이 사용된다. 스핀 안정화를 적용하는 방법 중 하나는 발사체의 스핀테이블 시스템을 사용하는 것이다. 본 연구에서는 스핀테이블이 탑재체 분리 후 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 분석에 필요한 스핀테이블의 기능을 모사할 수 있도록 기초 설계를 수행하였으며, 이를 적용하여 스핀테이블의 거동을 모사하는 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 스핀테이블의 유무에 따른 탑재체의 거동 및 스핀테이블의 효과를 분석하였고 스핀테이블 시스템의 구성요소 중 분리스프링의 공차에 의한 탑재체의 분리 후 거동 해석을 수행하였다.