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한국형발사체 2단 연료-유압식 추력벡터제어 구동장치시스템 설계
정호락,안채익,민병주 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11
연료-유압식 구동장치시스템은 추력벡터제어를 위해 터보펌프에서 생성된 11 MPa 수준의 고압 연료케로신을 동력원 및 작동유체로 사용한다. 이런 방식의 연료-유압식 구동장치시스템은 별도의 동력원이 필요하지 않아 일반적인 유압 구동장치시스템 대비 중량 효율이 우수하여 대형 발사체에 많이 적용되고 있는 방식이다. 본 논문에서는 한국형발사체 1단과 2단의 추력벡터제어를 위해 개발되는 연료-유압식 구동장치시스템을 소개하고 연료-유압식 구동장치시스템의 구성 및 특성을 정리한다. 아울러 한국형발사체 2단의 추력벡터제어시스템의 개발요구조건과 이를 만족시키기 위한 구동장치시스템의 설계 과정에 대해 기술한다. A fueldraulic thrust vector control actuating system for launch vehicle uses highly pressurized fuel of kerosene which is branched off from turbo pump. Fueldraulic actuation systems have been applied to large launch vehicles because of its advantage of weight efficiency compared to conventional and electrohydraulic actuation system. In this paper, a fueldraulic actuation system for thrust vector control of first and second stage of KSLV-II is introduced. Its features and configurations are also presented. The performance and functional requirements for 2nd stage TVC of KSLV-II and design procedure to satisfy the requirement is described.
한국형발사체 2단 연료-유압식 추력벡터제어 구동장치시스템 1차 시제품 개발
안채익,정호락,민병주 한국항공우주학회 2015 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2015 No.11
연료-유압식 구동장치시스템은 추력벡터제어를 위해 터보펌프에서 생성된 11 MPa 수준의 고압 연료 케로신을 동력원 및 작동유체로 사용한다. 이런 방식의 연료-유압식 구동장치시스템은 별도의 동력원이 필요하지 않아 일반적인 유압 구동장치시스템 대비 중량 효율이 우수하여 대형 발사체에 많이 적용되고 있는 방식이다. 본 논문에서는 한국형발사체 2단의 추력벡터제어 연료-유압식 구동장치시스템의 1차 시제품 개발 결과에 대해 기술한다. A fueldraulic thrust vector control actuation system for launch vehicle uses highly pressurized fuel of kerosene which is branched off from turbo pump. Fueldraulic actuation systems have been applied to large launch vehicles because of its advantage of weight efficiency compared to conventional and electrohydraulic actuation system. In this paper, the first development model of fueldraulic actuation system for thrust vector control of the 2nd stage of KSLV-II is presented.
다공 2차 분사 유동을 사용한 추력제어방법의 수치적 해석
이혜진(Hye Jin Lee),강지훈(Ji Hoon Kang),윤웅섭(Woong Sup Yoon) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.4
초음속 노즐의 유동장에 2차 유동이 분사 될 때의 유동장 사이의 간섭과 추력의 변화를 설명하기 위해 수치해석을 수행한다. 노즐에서의 유동은 k-ε 난류 모델이 결합된 3D Navier-Stokes eq.를 계산하여 수치해석 한다. 이 수치해석 방법의 타당성을 검증하기 위해 단공 이차분사 유동이 주입되는 노즐 유동을 실험하고 그 결과를 동일한 조건으로 수행된 수치해석 결과와 비교한다. 2 개의 2 차 유동이 분사될 때, 분사구 사이각의 변화는 추력과 유동장에 큰 영향을 끼치지 못한다. 만약 2 개의 2 차 분사 유동의 압력비가 다르다면, 노즐의 pitch, yaw 방향 추력 제어가 가능하다. 또한 서로 다른 압력의 2 개의 2 차 분사 유동이 노즐 축 중심에서 만나지 않는다면 회전 모멘트가 발생하여 pitch yaw 그리고 roll 방향 제어가 가능함을 볼 수 있다. A numerical analysis is conducted to elucidate the flowfield inside the supersonic nozzle interacting with the secondary jets injected. The flows are numerically simulated by solving the 3D Navier-Stokes eq. in conjunction with k-ε turbulence model. The method is properly validated with the measurements of the single-orifice injection with accuracy. In case of two-orifice secondary injection, when two secondary jets are injected into the nozzle, the variation of included angle affects neither flow field nor nozzle thrust to a great degree. If the injection pressure ratio of two secondary flows is different, it is possible to control pitch and yaw. When two secondary jets of non-unitary pressure ratio do not cross on the nozzle axis, roll moment occurs. With a proper injection geometry and configuration, simultaneous pitch, yaw and roll controls would be made.