• 한국군사과학기술학회지
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• 제26권2호
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• pp.159-170
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• 2023

In the present study, the dynamic behavior characteristics of an amphibious assault vehicle during water entry were analyzed using STAR-CCM+, a commercial computational fluid dynamics(CFD) code. All computations were performed using an overset mesh system and a RANS based flow-solver coupled with dynamic fluid-body interaction(DFBI) solver for simulating three degrees of freedom motion. For numerical validation of the solver, a water entry simulation of inclined circular cylinder was conducted and it was compared between an existing experiment data and CFD results. The pitch angle variation and the trajectory of the circular cylinder during water entry shows good agreement with previous experimental and numerical studies. For the water entry simulations of the amphibious assault vehicle, the analysis of dynamic behaviors of the amphibious assault vehicle with different slope angles, submerged depths and initial velocities were conducted. It is confirmed that the steep slope angle increases the submerged volume of the amphibious assault vehicle, so the buoyancy acting on the vehicle is increased and the moved distance for the re-flotation is decreased. It is also revealed that the submerged volume is increased, bow-up phenomenon occur earlier.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권8호
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• pp.627-636
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• 2021

본 논문에서는 재사용발사체 유도제어에 관한 연구를 다루었다. 이를 위하여 6자유도의 재사용발사체 운동방정식 모델링을 수행하였으며, 이를 이용하여 최적 재진입경로를 생성 및 해당 경로를 추종하는 유도제어 시뮬레이션을 수행하였다. 유도제어기 설계를 위하여 모델링 불확실성, 외란 및 고장에 강한 시간지연기법을 적용한 자세제어기와 비선형 유도법칙을 이용하였다. 고전적인 PD 제어기를 적용한 유도제어 시뮬레이션을 수행하여 시간지연기법을 적용한 재사용발사체의 유도제어 시뮬레이션과 비교 검증하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제19권1호
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• pp.7-14
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• 2014

Aerothermodynamic characteristics of re-entry vehicles in hypersonic speed regimes are investigated by applying CFD methods based on the Navier-Stokes-Fourier equations. A special emphasis is placed on the effects of high temperature chemically reacting gases on shock stand-off distance and thermal characteristics of the flowfields. A ten species model is used for describing the kinetic mechanism for high temperature air. In particular, the hypersonic flows around a cylinder are computed with and without chemically reacting effects. It is shown that, when the chemically reacting effects are taken into account, the shock stand-off distance and temperature are significantly reduced.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권6호
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• pp.745-756
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• 2002

The re-entry problem consists of guidance design and trajectory control. This paper summarizes the detailed relationships between the velocity, drag acceleration and altitude in determining reference trajectories. The computational issues are also addressed, and the performance of the proposed simple nonlinear control of a bank angle for the longitudinal/ lateral trajectory is demonstrated. In particular, the fixed bank angle methods that can reduce the drag acceleration errors at low-speeds are proposed. The importance of bank reversals with respect to the azimuth errors Is also elucidated.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제14권3호
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• pp.247-255
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• 2013

The flight control of re-entry vehicles poses a challenge to conventional gain-scheduled flight controllers due to the widely spread aerodynamic coefficients. In addition, a wide range of uncertainties in disturbances must be accommodated by the control system. This paper presents the design of a roll channel controller for a non-axisymmetric reentry vehicle model using the trajectory linearization control (TLC) method. The dynamic equations of a moving mass system and roll control model are established using the Lagrange method. Nonlinear tracking and decoupling control by trajectory linearization can be viewed as the ideal gain-scheduling controller designed at every point along the flight trajectory. It provides robust stability and performance at all stages of the flight without adjusting controller gains. It is this "plug-and-play" feature that is highly preferred for developing, testing and routine operating of the re-entry vehicles. Although the controller is designed only for nominal aerodynamic coefficients, excellent performance is verified by simulation for wind disturbances and variations from -30% to +30% of the aerodynamic coefficients.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제24권1호
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• pp.10-17
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• 2000

본 논문은 우주 발사 비행체가 지구 재진입 할 때의 유도제어에 관한 것이다. 우주 발사 비행체의 재진입궤적은 재진입 할 때의 특징에 따라 여러 단계로 나누어진다. 저항가속도는 각 단계에 따라 알맞은 파라메터로 표현되며, 해석적인 저항가속도로 단순화된 궤적으로 표현한다. 본 연구는 현재의 이란적인 궤적방법과 예측방법의 각각의 장점에 의한 혼합유도방법을 표현하였다. 제안된 유도방법을 이용한 우주 발사 비행체의 재진입 모의실험의 결과는 혼합유도방법이 지구대기 재진입 할 때 간단하고 효과적인 유도방법임을 보여주었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권8호
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• pp.1653-1665
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• 2002

One of the most significant problems in the processing of composite materials is residual stresses. The residual stresses may be high enough to cause cracking in the matrix even before external loads are applied and can degrade the integrity of composite structures. In this study, thermo-viscoelastic residual stresses occurred in the polymeric composite cylinder are investigated. This type of structure is used for the launch vehicle fuselage. The time and degree of cure dependent thermo-viscoelastic constitutive equations are developed and coupled with a thermo-chemical process model. These equations are solved with the finite element method to predict the residual stresses in the composite structures during cure. A launch vehicle experiences high thermal loads during flight and re-entry due to aerodynamic heating or propulsion heat, and the thermal loads may cause thermal buckling on the structure. In this study the thermal buckling analysis of composite cylinders are performed. Two boundary conditions such as all clamped and all simply supported are used for the analysis. The effects of laminates stacking sequences, shapes and residual stresses on the critical buckling temperatures of composite cylinders are investigated. The thermal buckling analysis is performed using ABAQUS.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권8호
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• pp.681-688
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• 2021

본 논문은 시험발사체의 비행궤적 및 낙하점 분산 분석에 대해 다룬다. 2018년 11월의 시험발사체 비행시험 전/후에 수행한 비행궤적 및 낙하점 분산 분석 과정을 설명하고 비행시험 결과와의 비교를 통해 분산 분석 방안이 적절하였음을 보인다. 발사체의 궤적 및 낙하점 분산은 발사체 성능 오차 요인 및 대기권에서의 바람 영향을 고려한 6자유도 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 이루어진다. 이와 같이 사전에 분석한 결과를 토대로 비행시험 전에 낙하 안전 영역을 설정한다. 결과적으로, 시험발사체는 사전에 분석한 궤적 및 낙하점 분산 범위 내에서 안전하게 비행하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제5권4호
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• pp.370-377
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• 1995

우주 항공 기술의 첨단인 Space Shuttle Orbiter(SSO)의 두 coating material 인 Reaction Cured Glass(RCG)와 Spinel(C742)을 제조하여, 표면 위에 부딪히는 원자들의 재결합 가능성 $\gamma$를 확산반응기에서 측정하였다. SSO의 재진입 온도인 약 1000K에서 C742의 산소 원자들의 재결합 가능성 $\gamma$는 $3 {\times} 10^{-2}$으로 RCG에서의 $4 {\times} 10^{-4}$ 보다는 더 큰 값을 갖는다. C742에서 $\gamma$값이 더 높다는 것은 RCG에서 보다 더 많은 활성점을 갖고 있다는 것을 의미한다. 낮은 온도에서 활성점에 있는 원자의 탈착을 유도함으로써 보다 활성이 낮은 표면 코팅 재료를 개발할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권9호
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• pp.731-743
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• 2020

극초음속 활공 비행체는 로켓 부스터에 의해 높은 고도로 올라가서 부스터에서 분리된 후 대기권 내에서 진행 방향을 바꾸면서 약 30~70km 고도에서 마하 5 이상의 극초음속으로 활공한다. 이는 포물선 궤적이 아닌 예측 불가능한 비행경로로 이동하므로 현재 미사일 방어 체계로 요격이 어렵다. 미국은 2010년대 초에 HTV-2와 AHW 비행시험을 수행하여 극초음속 활공 비행 가능성을 확인했고, 최근에 LRHW, ARRW 등 극초음속 활공 비행체 시스템을 개발하고 있다. 중국은 DF-ZF (WU-14) 활공 비행체를 2014년부터 비행시험을 수차례 수행했고 DF-17 미사일에 탑재하여 운용하고 있다. 러시아는 구소련 시절부터 극초음속 활공 비행체 연구를 수행했지만 실패를 거듭했고 근래에 Avangard (Yu-71) 활공 비행체를 SS-19 ICBM에 탑재하여 비행시험에 성공하였다. 본 논문에서는 미국, 중국, 러시아, 일본, 인도, 유럽에서 개발했거나 현재 개발 중인 극초음속 활공 비행체의 특성, 비행시험 사례 및 개발 동향을 고찰하였다.