정지궤도 위성의 열평형 시험

전형열,김정훈,채종원 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.4

통신해양기상위성의 개발 과정 중에, 열해석 모델을 보정하고 열제어 설계를 검증하기 위해 항공우주연구원에서 자체 개발한 대형 열진공 챔버를 이용하여 열평형 시험을 수행 하였다. 특히 통신해양기상위성의 고온 열평형 시험을 위해 남쪽과 북쪽 방열판 위에 외부 열유입량을 모사하기 위한 히팅플레이트를 개발, 장착하였으며, 액화질소 및 질소가스를 이용하여 히팅플레이트의 온도를 90K에서 260K 사이로 조절하며 성공적으로 열평형 및 열진공 시험을 수행 하였다. 또한 열진공 시험동안에, 열진공 챔버내는 진공으로 유지하였으며, 벽면은 심우주의 낮은 온도를 모사하기 위해 액화질소를 이용하여 90K로 유지하였다. 본 논문에서는 열제어계 검증을 위해 성공적으로 수행된 통신해양기상위성의 열평형 시험의 사전 예측을 위한 모델링 및 예측, 주요 시험장치, 시험 절차, 시험 결과에 관해 다루고자 한다. COMS was tested under vacuum and very low temperature conditions in order to verify thermal design of COMS. The test was successfully performed by using KARI large thermal vacuum chamber, which was developed by KARI. The purposes of thermal balance test are to correlate analytical model used for design evaluation and predicting temperatures, and to verify and adjust thermal control concept. Heating plates were used to simulate space hot condition especially for radiator panels of satellite such as north and south panels. They were controlled from 90K to 273K by circulating GN2 and LN2 alternatively according to the test phases, while the main shroud of the vacuum chamber was under constant temperature, 90K, during all thermal balance test. This paper presents thermal modelling and discusses temperature predictions and the results of thermal balance test.

태양전지판이 탑재체 방열판에 미치는 열적 영향 분석에 관한 연구

전형열,김정훈,채종원,이장준,박종석,박근주 한국항공우주학회 2011 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2011 No.11

한국항공우주연구원은 천리안위성(통신해양기상위성)의 뒤를 이어 주요 임무를 승계할 정지궤도 복합위성의 개발을 추진하고 있다. 통신해양기상위성의 경우, 기상 탑재체 방열판에 열적인 영향을 최소화하기 위해, 한쪽에만 태양전지판을 부착하였다. 정지궤도 복합위성에 장착될 차세대 탑재체들은 능동 열제어 방법을 사용하기 때문에, 기존의 수동 냉각 방식을 사용하는 적외선 탑재체들 보다는 냉각 능력이 향상되었다. 향상된 탑재체의 영향으로 위성 형상 결정에 있어 좀 더 유연해 질 수 있는 가능성이 생겼다. 본 논문에서는 태양전지판이 양쪽에 부착된 경우에 대한 탑재체 방열판에 유입되는 열유입량 분석을 통해, 복합위성 형상 결정에 대한 사전 연구를 수행하였다. KARI is developing GEO-KOMPSAT, which will replace the COMS main missions. The solar array of COMS is attached to South panel in order to avoid heat flux to the payload radiator due to the solar array and in order to secure the field of view of the payload radiator. New developed or developing optical payloads use active cooling technology instead of passive cooling, so satellite may have more flexibility in deciding its configuration without degrading payload performance. This paper handles the preliminary thermal study for solar array effect on payload radiator by heat flux analysis of dual solar array satellite to determine GEO-KOMPSAT configuration.

태양전지판에 대한 자세제어용 추력기 플룸 열유속 영향 해석

채종원,전형열 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11

본 연구의 목적은 태양전지판의 플룸 열 차폐기(plume heat shield)의 유무에 따른 자세제어용 추력기 플룸의 열유속이 태양전지판에 미치는 영향을 계산하여 플룸 열 차폐기의 필요성과 설계의 적절성을 판단하는 것이다. 본 연구에는 SmallGEO satellite 태양전지판를 사용하였고 정지궤도복합위성의 플룸 열차폐기를 사용하였다. 태양전지판의 플룸 열 차폐기의 유무에 따른 태양전지판의 열유속의 영향은 예상대로 두 경우에서 전체적으로 비슷하지만 태양전지판의 요크 끝단과 첫 번째 태양전지판의 시작부분에서 차이를 보여 이 부분에 플룸 열 차폐기가 필요하며 설계가 적절함을 보였다. The purpose of this study is to check the effect of heat flux due to attitude control thruster"s plume impingement on the solar arrays, that have plume heat shields or not. In this study the dimensions of solar arrays are followed to that of SmallGEO satellite solar arrays and the plume heat shields are used from GK2 satellite. As expected, the effect of heat flux depends on whether the solar arrays have the plume heat shields or not, in general there is no difference between two cases, but there is a difference in the yoke part and the part of first panel of solar arrays so it showed that the solar arrays needs the plume heat shields and the design is optimized.

정지궤도위성 위성체패널 열해석 프로그램 개발

전형열(Hyoung Yoll Jun),김정훈(Jung-Hoon Kim),한조영(Cho Young Han),채종원(Jong Won Chae) 한국전산유체공학회 2010 한국전산유체공학회지 Vol.15 No.3

The north and south panel of a geostationary satellite are used for radiator panels to reject internal heat and utilize several heat pipe networks to control the temperatures of units and the main structures of satellite within proper ranges. The design of these panels is very important and essential at the conceptual design and preliminary satellite design stage, so several thousands of nodes or more are utilized in order to perform detailed thermal analysis of panel. Generating a large number of panel nodes takes time and is tedious work because the nodes can be easily changed and updated by locations of units and heat pipes. Also the detailed panel model can not be integrated into spacecraft thermal model due to its node size and limitation of commercial satellite thermal analysis program. Thus development of a program was required to generate a detailed panel model, to perform thermal analysis and to make a reduced panel model for the integration to the satellite thermal model. This paper describes the development and the verification of the panel thermal analysis program with its main modules and functions.

히트 파이프가 장착된 정지궤도 위성 패널 열해석 프로그램 개발

전형열(Hyoung Yoll Jun),김정훈(Jung-Hoon Kim),한조영(Cho Young Han),채종원(Jong Won Chae) 한국전산유체공학회 2010 한국전산유체공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.5

The north and south panel of a geostationary satellite are used for radiator panels to reject internal heat dissipation of electronics units and utilize several heat pipe networks to control the temperatures of units and the satellite within proper ranges. The design of these panels is very important and essential at the conceptual design and preliminary design stage, so several thousands of nodes or more are utilized in order to perform thermal analysis of panel. Generating a large number of nodes(meshes) of the panel takes time and is tedious work because the mesh can be easily changed and updated by locations of units and heat pipes. Also the detailed panel model can not be integrated into spacecraft thermal model due to its node size and limitation of commercial satellite thermal analysis program. Thus development of a program was required in order to generate detailed panel model, to perform thermal analysis and to make a reduced panel model for the integration to the satellite thermal model. This paper describes the development and the verification of panel thermal analysis program with ist main modules and its main functions.

玉宗 KAOLIN의 加熱性狀

서일영,박찬영,채종열 漢陽大學校 工科大學 學生會 1971 한양공대 Vol.- No.2

복사벽면으로 구성된 캐비티 내 전자열유체 유동

한조영(Cho Young Han),채종원(Jong Won Chae),김정훈(Jung-Hoon Kim),전형열(Hyoung Yoll Jun) 한국전산유체공학회 2010 한국전산유체공학회지 Vol.15 No.3

Hydromagnetic flow in a cavity under a uniform magnetic field is studied numerically. The cavity is comprised of four radiatively active surfaces. Due to large temperature difference inside a cavity, the radiative interaction between walls is taken into account. The coupled momentum and energy equations are solved by SIMPLER algorithm while the radiant heat exchanges are obtained by the finite volume method for radiation. A Wide range of Grashof numbers is examined as a controlling parameter. Resultant flow and heat transfer characteristics are investigated as well.

통신해양기상위성의 외부 부착물에 따른 기상탑재체 열응답 수치모사

김정훈,전형열,채종원 한국항공우주학회 2006 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.- No.-

정지궤도위성의 자세제어용 추력기 플룸에 의한 태양전지판에 대한 동적 영향 해석 기술 개발

채종원,한조영,전형열 한국항공우주학회 2013 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.11

이 해석의 목적은 정지궤도위성의 자세제어용 추력기 풀룸에 의한 태양전지판에 동적 영향(외란력, 외란토크)을 계산하는 것이다. 자세제어용 추력기의 배치를 최적화하기 위해서는 두 개의 매개변수를 사용하는 Sweep Analysis를 수행해야 한다. 두 개의 매개변수는 태양전지판과 추력기 사이의 거리와 추력기의 경사각이다. 외란력과 외란토크는 두 개의 매개변수의 모든 조합에 대해서 계산된다. 그리고 이 두개의 매개변수에 의해 달라지는 외란력과 외란토크의 특성을 기술하는 다항식을 이용한 근사를 계산한다. 각 태양전지판의 위치에 대해 각각의 다항식의 계수들을 도출된 결과로서 얻는다. 이 결과들은 자세제어계의 입력 자료로서 사용되어 추력기의 배치를 최적화에 사용된다. The purpose of this analysis is to calculate the dynamic disturbances due to attitude control thruster"s plume impingement on the solar arrays. In this analysis, the disturbing forces and torques due to thrusters plume impingement effects on the solar arrays are computed. To optimize the allocation of the attitude control thrusters, a sweep analysis is done, two parameters are changed; the distance between the thruster and solar arrays and the thruster tilt angle. The disturbing forces and torques are calculated for all combinations of these two changing parameters. A second order polynomial approximation is computed to represent the characteristics of the disturbing forces and torques, depending on these two parameters. The final results are the coefficients of the second order polynomials for each solar array position. These results as input data are used to optimize the configuration of the attitude control thrusters.

이원추진제 추진시스템의 배관망에 대한 비정상 마찰을 고려한 과도기유체 해석

채종원(Jongwon Chae),한조영(Cho Young Han),김정훈(Jung-Hoon Kim),전형열(Hyoung Yol Jun) 한국전산유체공학회 2010 한국전산유체공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.5

A fluid transient analysis on the pipe network of bipropellant propulsion system is conducted through numerical parametric studies in which unsteady friction results are compared with quasi-steady friction results and also show the pressure drop results during the liquid apogee engine firing. The fluid transient analysis program has verified through comparing with the original Zielke model, the full and recursive convolution model and quasi-steady model as a reference. And the pressure drop program also has verified through comparing with results of the well-known program, EPANET2. The bipropellant propulsion system has two different fluids as fuel and oxidizer, and mostly they are hypergolic combination so that the valve opening and closing of the thrusters, that cause the pressure waves, shall take place simultaneously to get proper performance. The different physical properties of the fuel and oxidizer result in the different responsive to the same valve opening and closing. The response results may be helpful to know the characteristics of the bipropellant propulsion system and design it.