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선병찬(Byung-Chan Sun),박용규(Yong-Kyu Park),오충석(Choong-Suk Oh),노웅래(Woong-Rae Roh) 한국항공우주연구원 2013 항공우주기술 Vol.12 No.1
본 논문에서는 나로호 3차 비행시험에서의 2단 자세제어 결과를 정리하였다. 나로호 2단 추력기시스템에 의한 무추력 비행구간 3축 자세제어 및 추력벡터제어에 의한 킥모터 연소구간 피치/요 자세제어가 정상적으로 수행되었음을 보였다. 무게중심 오프셋, 킥모터 슬래그 영향, 킥모터 잔류추력 영향으로 인한 외란에도 불구하고 2단 자세제어기가 모든 비행구간에서 성공적으로 작동하였음을 보였다. 이러한 결과들은 국내의 발사체 자세제어기술을 향상시키는 데 있어서 중요한 토대를 마련할 것이다. This paper summarizes results of second stage attitude control of KSLV-I third flight test. The results show that three axes attitude control at coasting phases of KSLV-I was successfully accomplished by the reaction control system, and pitch and yaw attitude control at thrusting phase where second stage kick motor burns was also normally accomplished by using the thrust vector control system. It is verified that the second stage controller performed successfully for all flight phases regardless of some disturbances due to mass center offset, slag effects, and residual thrust of kick motor. These results may provide an important basis in enhancing domestic technology level of attitude control of launch vehicle.
나로호 질소가스 추력기시스템 자세제어기 설계 및 종합성능시험
선병찬(Byung-Chan Sun),박용규(Yong-Kyu Park),오충석(Choong-Suk Oh),노웅래(Woong-Rae Roh) 한국항공우주연구원 2012 항공우주기술 Vol.11 No.2
본 논문에서는 나로호 질소가스 추력기시스템에 대한 자세제어기 설계 과정과 종합성능시험에 대해 다루고 있다. 발사체의 비행 안정성을 보장하도록 추력기 자세제어기 설계를 수행하는 데 있어서 반드시 고려해야 할 주요 사항들에 대해 살펴보고 관계식을 제시하였다. 나로호 질소가스추력기 시스템에 대한 시스템레벨 종합성능시험을 위한 시험구성과 시험조건 등을 정리하였고, 성능시험 데이터로부터 추력기 시스템의 가스 소모량, 추력, 시간지연, 비추력 특성 등의 운용 성능과 추력기 자세제어기의 비행 적합성 평가가 가능함을 보였다. 최종적으로, 1차 비행시험 결과를 통해, 나로호 탑재 추력기 자세제어시스템이 충분한 안정성 여유을 가지고 정상적으로 동작하였음을 보였다. This paper deals with attitude controller design and integrated performance tests on the nitrogen gas reaction control system of KSLV-I. Some major factors which are necessarily required in designing a stabilizing controller of reaction control system are investigated, and the corresponding equations are given. Experimental configurations and test conditions for system level integrated performance tests of the KSLV-I nitrogen gas reaction control system are summarized. It is shown that, based on the experimental data, operational performances of nitrogen gas reaction control system can be analyzed in terms of gas consumption, thrusting force, time delay, and specific impulse. It is also shown that a conformance of the controller to flight can be evaluated. Finally the onboard controller of KSLV-I reaction control system is shown to perform normally with enough stability margin via the first flight test result.
선병찬(Byung-Chan Sun),박용규(Yong-Kyu Park),오충석(Choong-Suk Oh),최경준(Kyung-Jun Choi),노웅래(Woong-Rae Roh) 한국항공우주연구원 2014 항공우주기술 Vol.13 No.1
본 논문에서는 3구 추력기 2모듈 형태의 추력기시스템 기준으로 발사체 상단 자세제어용 추력기시스템 명령생성방식 2가지를 제시한다. 하나는 혼합오차함수를 이용하는 방식이고, 다른 하나는 명령혼합함수를 이용하는 방식이다. 시뮬레이션을 통해 두 방식을 비교 분석한 결과, 제어축 간의 상호 간섭, 각축 제어기의 독립적인 설계와 분석 용이성, 비행성능 예측 가능성 등의 관점에서 명령혼합 알고리듬이 상대적으로 유리함을 보인다. This paper suggests two kinds of reaction control system command generation methods for upper stage attitude control of launch vehicles. The reaction control system is assumed to consist of two sets of three nozzles. One operation technology is based on mixed attitude error functions, and the other is based on command mixing functions. Both are compared via simulations. The simulation results show that the latter is comparatively preferable in terms of interference among control axes, independency of controller design and analysis among axes, and prediction of flight performance of each control axis.
선병찬(Byung-Chan Sun),박용규(Yong-Kyu Park),오충석(Choong-Suk Oh),노웅래(Woong-Rae Roh) 한국항공우주연구원 2012 항공우주기술 Vol.11 No.1
본 논문에서는 나로호 2단 킥모터 TVC 노즐에 대한 행정확인시험 방법과 행정확인시험 데이터로부터 TVC 운용 특성을 분석하는 과정 및 결과에 대해 다루었다. 개루프 행정확인 시험을 통해 TVC 스트로크와 포텐셔미터 전압 간의 관계를 분석하고, 폐루프 행정확인시험을 통해 노즐정렬오차, TVC 구동오차, TVC 중립위치, 플렉스씰 노즐의 회전중심위치, 비행시험후 분석에 사용할 노즐각 환산계수 등을 분석할 수 있음을 보였다. 아울러, 나로호 1호기 및 2호기 TVC 시스템에 대해 행정확인시험을 수행한 결과 TVC 운용 관련 모든 파라미터가 정상 범위 내에서 설정되었음을 정량적인 수치로써 제시하였다. This paper deals with TVC nozzle stroke verification test and corresponding analysis techniques related to kick motor TVC system of KSLV-I second stage. It is shown that the relationship between TVC stroke and potentiometer voltage is revealed via the open-loop stroke verification test, and other major operational parameters including nozzle alignment error, actuation error, neutral position, radius of nozzle rotation, location of nozzle rotation center, angle conversion coefficients, etc. are analyzed via the closed-loop stroke verification test. The TVC stroke verification test results for the first and second flight model of KSLV-I show that all TVC operational parameters of KSLV-I second stage were normally setup for the first and second flight tests.