• 한국가스학회지
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• 제26권2호
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• pp.9-13
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• 2022

벨트나 체인을 이용한 감속기는 간단한 장치이긴 하지만 공간을 많이 차지하여 공간상의 제약이 있기 때문에 전동휠체어 구동부에는 부적합하다. 하지만 유성기어형태의 감속기는 동일 축에서 감속이 이루어지기 때문에 부피를 작게 할 수 있어 공간의 제약이 벨트나 체인형태의 감속기보다 덜하다. 따라서 본 연구에서는 수·전동전환이 가능한 휠체어의 구동부에 대한 연구를 통하여 유성기어형태를 이용한 감속기로 큰 추진력을 얻을 수 있는 구동부를 개발하였다. 그에 따라 감속기에 적용되는 유성기어의 치형을 Kisssoft 프로그램을 이용하여 설계를 진행하였다. 또한 기존 휠체어 바퀴에 적용 가능하도록 구동부의 설계를 진행하였고, 구동부의 수·전동 전환원리 및 작동원리에 대한 메커니즘의 최적화를 진행하였다. 연구내용을 토대로 하나의 선기어와 2개의 유성기어, 하나의 링기어를 갖는 유성기어 형태의 휠체어 감속기 구동부의 최종 설계 및 제작을 진행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권9호
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• pp.717-724
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• 2020

본 논문에서 액체로켓엔진용 연소기 산화제 개폐밸브로 사용되는 밸브 개방 자체유지가능형 포핏 밸브의 밸브 닫힘 작동특성에 대한 연구 내용을 소개하기로 한다. 상온 및 극저온 환경에서 밸브 닫힘 특성을 예측할 수 있는 수치해석 방법을 제시하였으며, 시험결과와의 비교를 통해 계산결과의 신뢰성을 검증하였다. 본 연구를 통해 상온 및 극저온 작동 환경에서 각각 구동가스 배출 시스템의 유효 유로 면적과 밸브 작동부에 작용하는 운용유체의 압력 분포가 밸브의 전반적인 닫힘 작동특성을 좌우하는 주요 변수인 것을 확인하였다. 또한 극저온 작동 환경에서 구동가스를 적절히 활용함으로써, 밸브 닫힘 압력을 유연하게 조정할 수 있을 뿐만 아니라 밸브 닫힘 속도 또한 효과적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권6호
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• pp.126-133
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• 2004

현재 개발중인 다목적실용위성은 자세제어 등에 필요한 추력과 모멘트를 발생하기 위해 NASA의 1lbf급 표준 추력기인 MRE-1을 사용할 예정으로 신뢰도 향상을 위해 이중추력기 모듈의 형태로 장착된다. 열차폐막의 국산화를 위해 기존의 용접 대신 전기주형법을 적용 할 예정이다. 하지만 열차폐막 내경이 기존의 용접으로 제작된 형상보다 불가피하게 감소됨으로 인해 열차폐막 끝단과 추력기 노즐 사이에 간섭이 발생할 우려가 제기되었다. 따라서 본 논문에서는 두 가지 다른 공정으로 제작될 열차폐막에 대해 구조해석을 수행하여 위성의 발사환경에서 추력기와 열차폐막의 간섭 여부 및 구조적 거동을 해석 및 비교하였고, 그 결과를 토대로 새로운 형상의 열차폐막에 대한 타당성을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권10호
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• pp.801-807
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• 2020

밸브 입구 압력 변화에 따른 액체로켓엔진용 연소기 산화제 개폐밸브의 개방 특성에 대해 시험을 통한 연구를 수행하였다. 연소기 산화제 개폐밸브의 포핏 방식 밸브 특성에 의해 밸브 입구 압력이 상승함에 따라 밸브 개방에 필요한 구동압력은 선형적으로 증가하며, 밸브 행정 시간은 감소하게 된다. 하지만 밸브 입구 압력 상승으로 밸브 개방 구동압력 도달까지의 시간이 길어져 전체적인 밸브 개방 시간이 증가하는 것으로 나타났다. 결국 밸브 입구 압력이 증가할수록 밸브 행정 시간의 감소량은 미미해지며 밸브 개방에 필요한 구동압력에 도달하는데 필요한 시간이 밸브 개방 시간을 좌우한다는 것을 확인하였다. 따라서 밸브 구동부에 대한 설계를 통해 밸브 개방 시점의 밸브 입구 압력과 연소기로의 순간적인 산화제 공급량을 조정할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권10호
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• pp.791-799
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• 2020

2019년 10월 발사된 Northrop Grumman사의 MEV-1(Mission Extenstion Vehicle)은 세계 최초의 무인임무로서 궤도상 유지보수(On-Orbit Servicing)가 실질적으로 가능함을 보였다. 물론 궤도상 유지보수 임무는 수십 년 전부터 제안된 개념으로 운영 중인 위성에 대한 궤도수정 및 유지, 추진제/장비 보급 및 업그레이드, 수리, 궤도상 조립 및 제작, 우주잔해 처리 등 다양한 임무개념으로 발전되고 있으며, 이번 MEV-1 임무의 성공으로 향후 세계적으로 정부기관 및 민간분야 위성사업에서의 시장이 확대될 것으로 예상된다. 궤도상 유지보수 임무는 임무의 특성상 기본적으로 고효율의 전기추진시스템의 활용은 필수적이다. 본 연구에서는 전기추진시스템 중 홀추력기를 활용한 간단한 궤도상 유지보수 임무에 대한 임무해석 내용을 소개하고자 한다. 임무사례로서 정지궤도위성의 수명연장 임무에 대해 다양한 홀추력기 설계변수조합에 대한 설계공간탐색을 수행하고, 설계공간분석 및 최적화를 통해 고려하는 임무에 적합한 홀추력기의 설계 및 운용 파라미터를 제안함과 동시에 임무성능을 도출하였다. 추가적으로 현재 궤도상 유지보수 임무해석 시 개선점과 홀추력기를 활용한 우주임무해석에서의 발전방향을 고찰하였다.

• 항공우주기술
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• 제1권1호
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• pp.141-146
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• 2002

로켓 추진에 의한 동력 비행 중 비행체의 자세제어를 위해, 대기권내 비행에 있어서는 공력비행 조정익으로 조종할 수 있으나 공기가 희박한 높은 고도나 대기권 밖에서의 비행은 추력벡터제어에 의존할 수밖에 없다. 추력벡터제어 방법으로 현재 여러 가지 장치가 개발되어 사용되고 있는데 본 연구는 로켓이 비행하는 동안 김발에 의해 연결된 로켓엔진 전체를 움직여 엔진에서 발생한 추력의 방향을 조종하여 로켓의 자세를 제어하는 김발엔진구동 추력벡터제어방식에 대한 내용을 다루었다. 로켓에 적용 가능한 김발엔진 구동장치로는 전기유압식, 전기기계식, 공압식 장치 등이 있으나 큰 동력이 요구되는 시스템에서는 대부분 출력 대 무게비가 높은 전기유압식 구동장치가 사용된다. 본 연구에서는 KSR-III의 추력벡터제어를 위해 사용되는 전기유압식 김발엔진 서보구동시스템을 상세모델링하였고 이에 기초하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그리고 시뮬레이션 결과와 실제 시스템을 대상으로 시험한 결과를 비교하여 모델을 검증하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권1호
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• pp.1-11
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• 2021

포고 현상은 액체추진 로켓에서 발생하는 축방향의 동적 불안정 진동이다. 동체의 고유진동수와 추진제 공급계의 주파수가 가까와 지면 전체 시스템이 불안정 현상을 보인다. 포고 현상을 예측하기 위해 1단의 추진제 (산화제 및 연료) 탱크는 쉘 요소로, 나머지 구성 요소인 엔진 및 상단은 mass-spring으로 모델링하여 구조해석을 수행하였다. 추진제 공급계의 압력 및 유량 섭동예측에는 transmission line model이 사용되었다. 본 논문에서는 이와 같이 수행된 구조 및 유체 모델링을 통합하여 폐루프 전달함수를 구성하였다. 포고 억제기는 수동적인 방법으로 압력 섭동을 흡수하는 분 기관 및 accumulator로 구성되며 추진제 공급계 중간에 위치한다. 발사체의 비행과정 동안 포고현상을 억제하는 설계 최적화를 위한 설계변수로는 분기관 및 accumulator의 직경 및 길이로 설정하였다. 목적함수로는 포고 억제기의 질량, 그리고 추진제 질량에 따른 폐루프 전달함수의 에너지 최소화로 설정하여 다목적함수 최적화를 수행하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권10호
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• pp.1377-1384
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• 2003

An analysis has been performed for active thermal control of the KOMPSAT monopropellant rocket engine assembly, i.e., dual thruster module(DTM). The main efforts of this work have been directed at determining proper heater sizes for propellant valves and catalyst beds necessary to maintain their temperatures within specified temperature ranges under KOMPSAT environment and operational conditions. The TAS incorporated with TRASYS thermal radiation analyzer was used to establish a complete heat transfer model which allows to predict the DTM temperature as a function of time. The thermal analysis has been performed in transient mode to verify the appropriate power for catalyst bed heaters necessary to increase catalyst bed temperature to the required value within a specified period of time. Similar analysis has been executed to validate the heater power for the thermostatically controlled primary and redundant heater circuits used to prevent hydrazine freezing, i.e., single fault. Moreover the effect of the radiative property of thermal control coating of heat shield was examined. Thruster firing condition was also simulated for the heat soakback condition. As a consequence, all thermal analysis results for DTM satisfactorily met the thermal requirements for the KOMPSAT DTM under the worst case average voltage, i.e. 25 volt.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제5권2호
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• pp.259-275
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• 2018

In mechanical analysis of spacecraft structures situations appear where static and dynamic loads must be considered simultaneously. This could be necessary either by load definition or preloaded structures. The superposition of these environments has an impact on the load and stress distribution of the analysed structures. However, this superposition cannot be done by adding both load contributions directly. As an example, to compute equivalent Von Mises stresses, the phase information must be taken into account in the stress tensor superposition. Finite Element based frequency response solvers do not allow the calculation of superposed static and dynamic responses. A manual combination of loads in a post-processing task is required. In this paper, procedures for static and harmonic loads superposition are presented and supported by analytical and finite element-based examples. The aim of the paper is to provide evidence of the risks of using different superposition techniques. Real application examples such as preloaded mechanism structures and propulsion system tubing assemblies are provided. This study has been performed by the Structural Engineering department of Airbus Defence and Space GmbH Friedrichshafen.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제5권4호
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• pp.431-444
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• 2018

Numerical simulations have been conducted to study the unstart/restart characteristics of an over-under turbine-based combined-cycle propulsion system (TBCC) inlet during the inlet transition phase. A dual-solution area exists according to the Kantrowitz theory, in which the inlet states may be different even with the same input parameters. The entire transition process was divided into five stages and the unstart/restart hysteresis loop for each stage was also obtained. These loops construct a hysteresis surface which separates the operating space of the engine into three parts: in which a) inlet can maintain a started state; b) inlet keeps an unstarted state; c) inlet state depends on its initial state. During the transition, the operation of the engine follows a certain order with different backpressures and splitter angles, namely control route, which may result in disparate inlet states. Nine control routes with different backpressures and transition stages were designed to illuminate the route-dependent behavior of the inlet. The control routes operating towards the unstart boundary can make the inlet transit from a started state into an unstarted one. But operating backward the same route cannot make the inlet restart, additional effort should be made.