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홍석현(Seokhyun Hong),진정근(Jungkun Jin) 한국추진공학회 2022 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.5
위성이나 탐사선 발사 시 목표 궤도 도달을 위해 발사체 상단에 킥모터가 사용된다. 국외에서 개발된 Orbus, STAR, S-7, AUS-51 킥모터의 구성과 특징을 조사하였고 국내에서 개발된 나로호(KSLV-1) KM에 대해서 비교 분석을 수행하였다. 또한 현재 예정된 국내 개발 킥모터에 대략적인 제원을 조사하였다. 고체 추진기관 킥모터에 대해 개발 동향을 조사하여 현재 국외 기술과 국내 기술 수준의 차이 및 향후 개발될 킥모터에 필요한 소요 기술 및 발전 방향에 대해서 알 수 있었다. A Kick motor is used on the upper stage of space craft to reach objective orbit of satellite or space probe. The Components and performance characteristics of kick motors developed abroad such as Orbus, STAR and S-7 were investigated and compared with KSLV-1 KM developed in Korea. In addition, the approximate specifications of the kick motors currently planned to be developed in Korea were investigated. From development trends of solid propellant kick motors, It was possible to know gap between abroad and domestic kick motor technology. The required technology and development directions for solid propellant kick motor are studied.
가변 추력 고체추진기관의 추력 제어를 위한 이득 계획 제어기 설계 및 성능 분석
홍석현(SeokHyun Hong) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회지 Vol.20 No.1
Theoretical model of a variable thrust solid rocket motor with a pintle nozzle was derived. For the chamber pressure control, classical model linearization and proportional-intergral controller was used. And then two types of gain scheduling controller were suggested to imporve controller performance for the non-linear propulsion model. Considering characteristics of systems, control gains were scheduled by chamber pressure or free volume. Step responses of each controllers were compared. As a result, the proper control algorithm about characteristics of variable thrust rocket motor was suggested.
다축 핀틀 노즐을 장착한 고체추진기관의 동적 모델링 및 특성 분석
기태석(Taeseok Ki),홍석현(Seokhyun Hong),박익수(Ik-soo Park) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
본 논문에서는 다축의 핀틀 노즐을 장착한 고체 추진기관의 성능 변수를 이론적으로 분석하고 동적모델링하였다. 이렇게 수립된 모델을 이용하여 시스템 동적 특성의 지배 변수를 파악하기 위하여 동적분석을 수행하였다. 해당 시스템에 대한 모델을 수립하기 위해서는 기존의 연소 시스템에 대한 이론적인 모델과 함께 핀틀이 구동함에 따라 발생하는 동역학적 특성을 분석하여 모델에 포함시켜야 한다. 다축의 핀틀 노즐을 장착한 추진기관은 정상상태의 성능은 물론 정밀한 추력의 제어를 위해 응답시간과 같은 과도상태의 동적 특성 역시 중요한 설계 조건이 된다. 따라서 수립한 모델을 기반으로 개루프시스템의 응답시간 특성을 분석하고, 압력 제어를 통해 응답시간에 대한 요구 조건을 만족할 수 있도록 하였다. Performance parameters of solid rocket motor with multi axis pintle nozzles were analyzed theoretically and modeled. For figuring out the governed variable of dynamic characteristics of system, dynamic analysis was done by using established model. To present characteristics of this system, the model should include not only internal ballistics of propulsion unit but also actuating system to move pintle. For solid rocket motor with multi axis pintle nozzles, not only performance of steady state but also dynamic characteristic of transient state is important design parameter to precise thrust control. Therefore, response time of open-loop system was analyzed by using established model and requirement about response time was satisfied by controlling pressure.
다축 핀틀 노즐을 장착한 고체 추진기관의 동적 모델링 및 특성 분석
기태석(Taeseok Ki),홍석현(Seokhyun Hong),박익수(Ik-soo Park) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회지 Vol.19 No.3
Performance parameters of solid rocket motor with multi axis pintle nozzles were analyzed theoretically and modeled. For figuring out the governed variable of dynamic characteristics of system, dynamic analysis was done by using established model. To present characteristics of this system, the model should include not only internal ballistics of propulsion unit but also actuating system to move pintle. For solid rocket motor with multi axis pintle nozzles, not only performance of steady state but also dynamic characteristic of transient state is important design parameter to precise thrust control. Therefore, response time of open-loop system was analyzed by using established model and requirement about response time was satisfied by controlling pressure.
박익수(Iksoo Park),홍석현(Seokhyun Hong),기태석(Taeseok Ki),박정우(Jungwoo Park) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회지 Vol.19 No.2
The control law for simultaneous pressure and thrust control of solid DACS(Divert Attitude Control System) is suggested. To regulate the two variables effectively, the control structure of sequential loop closer is applied to the system considering the physical characteristics of each variable and the weighted pseudo-inverse method is suggested to allocate effective command for indeterminate system. Also, the pressure guidance law for safe and high acceleration is applied to the homing stage to verify the effectiveness of the command distribution.
박익수(Iksoo Park),홍석현(Seokhyun Hong),기태석(Taeseok Ki),박정우(Jungwoo Park) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
고체 추진제를 연료로 사용하는 DACS의 압력 및 추력을 동시에 제어하기 위한 제어기법을 제안하였다. 두 제어변수를 효과적으로 제어하기 위하여 각 변수의 물리적 특성을 고려한 연속형 루프 닫힘구조를 적용하였고, 부정정 구조를 가진 제어명령의 분배를 효율적으로 해결하기 위하여 가중벡터를 이용한 의사 역행열 기법을 적용하였다. 아울러 높은 가속도를 안정적으로 획득하기 위하여 압력 유도기법을 종말 호밍구간에 적용함으로써 추력과 압력에 관한 명령 분배의 효용성을 입증하였다. The control law for simultaneous pressure and thrust control of solid DACS is suggested. To regulate the two variables effectively, the control structure of sequential loop closer is applied to the system considering the physical characteristics of each variable and the weighted pseudo-inverse method is designed to allocate effective command for indeterminate system. Also, the pressure guidance law for safe and high acceleration is applied to the homing stage to verify the effectiveness of the command distribution.
핀틀 노즐을 장착한 고체 추진기관에 대한 적응 제어기의 강인함 분석
기태석(Taeseok Ki),홍석현(Seokhyun Hong),박익수(Ik-soo Park) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
본 논문에서는 적응 제어기법을 이용하여 핀틀 노즐을 장착한 고체 추진기관의 연소관 내부 압력을 제어하였다. 또한 외란이 존재하는 상황을 가정하여 외란에 대한 적응 제어기의 강인함 분석을 통해 해당 제어기법의 적용 가능성을 판단하였다. 핀틀을 장착한 고체 추진기관은 핀틀의 팽창과 같은 예상치 못한 노즐목 면적의 변화, 저압 구간에서 연소 속도의 비선형성 발생 등 다양한 외란이 존재한다. 이러한 외란은 모델링에 한계가 있으므로, 적응 제어기를 사용하여 시스템에 발생하는 외란을 추정하고 연소관 내부의 압력을 제어하였다. 또한 실제 연소시험에서 나타난 외란의 영향을 모사한 시뮬레이션을 통해 실제 외란에 대한 적응 제어기의 강인함 분석을 수행하였다. Internal pressure of solid rocket motor with pintle nozzles was controlled by adaptive control method and robustness of adaptive controller about disturbance was analyzed for judging applicability of the controller. A solid rocket motor with pintle nozzles has disturbances such as unexpected change of nozzle throat area caused by expansion of pintle or nonlinearity of burning rate at low pressure condition. Because these disturbances are difficult to model, disturbances were estimated and pressure is controlled by adaptive controller. Robustness of adaptive controller was analyzed by simulation with disturbance condition.