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발사체 선두부의 공력가열현상 특성연구
The Study of Aerodynamic Heating Characteristics for the Design of Nose Shapes of Space Launcher 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.30 no.6, 2002년, pp.14 - 20  

최원 (세종대학교 대학원 항공우주학과) ,  김규홍 (서울대학교 기계항공공학부) ,  이경태 (세종록히드마틴 우주항공연구소)

초록
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본 논문에서는 3단형 과학로켓(KSR-III) 기본형의 조건을 이용하여 선두부에서 발생하는 공력가열 현상을 예측하였다. 마하수 4.9, 10.2, 15의 극초음속 유동영역을 평형유동이라 가정하고 수치적 불안정성에 강건한 수치기법인 AUSMPW+ 수치기법과 충격파 정렬 격자계 (shock-aligned grid system)을 사용하여 반구형, Parabola형, 절두 원통형 선두부 형상에 따른 공력가열 현상을 계산하고 발사체 선두부에 사용되는 구조물인 복합재료의 열적안정성을 예측하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The aerodynamic heating at a nose cone is predicted under the KSR-III flight conditions. An equilibrium reacting gas condition is applied. The parametric study is performed with Mach number of 4.9, 10.2 and 15 and for the following nose shapes of hemisphere, cut cylinder and parabola. AUSMPW+ and sh...

주제어

#공력가열   #과학로켓 3호   #평형유동   #충격파 정렬 격자체  

AI 본문요약
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  • 2와 15는 같은 고도에서 비행조건만을 다르게 하여 계산하였다. 과학로켓 KSR-m의 선두부 벽면 온도는 450K- 670K의 온도분포를 나타내고 있으므로 선 두부 벽면 온도를 600K의 일정온도로 가정하고 계산을 수행하였다. 일반적으로 열전달량은 #와 #에 비례한다[15].
  • 바로 구해진다. 벽면 경계조건은 점착 조건(non-slip condition)을 사용하였고 온도에 대한 경계조건으로 벽면온도는 일정하다는 가정을 사용하였으며 가상 셀의 물성치는 2차 공간정확도에 의한 외삽으로 계산하였다.
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참고문헌 (17)

  1. 류장수, "과학로케트 설계 및 개발연구(III)", 과학기술처, 1993,10 

  2. 문신행," 중형과학로켓 연구개발사업(IV)", 과학기술처, 1997.11. 

  3. 이영무, "로케트용 복합소재 구조물(노즈콘, 날개) 개발연구(I)", 과학기술처, 1992 

  4. 오범석,김재수,박정주,노웅래,류장수 " 과학로켓(KSR-420S)의 공력 및 가열 특성", 한국항공우주학회지 Vol. 22, 1993, pp. 93-100 

  5. John D. Anderson, "hypersonic and temperature gas dynamics", McGRAW-HILL, 1989 

  6. Tannehill, J C, P. H. Mugge, "Improved Curve Fits for the Thermodynamic Properties of Equilibruim Air Suitable for Numerical Computation Using Time-Dependent or Shock-Capturing Methods" NASA CR-2470, October 1974 

  7. K. H. Kim, C. Kim, and O. H. Rho, "Methods for the Accurate Computations of Hypersonic Flows, PART I: AUSMPW+ Scheme," J. of ？Computational Physics, Vol. 174, 2001, pp.38-80. 

    상세보기 crossref

  8. 이준호, "AUSMPW+기법과 반응기체 모델을 이용한 극초음속 충격파-충격파 상호작용 수치해석", 서울대학교 공학박사학위논문, 1999.2 

  9. Holden, M. S., Kolly, J. M. and Martin S. C, "Shock/Shock Interaction Heating in Laminar and Low-Density Hypersonic Flows" AIAA Paper 96-1866, 1996. 

  10. Holen, M. S., Moselle, J. R., Sweet, S. J. and Martin, S. C. " Database of Aerothermal Measurements in Hypersonic Flow for CFD Validation" AlAA Paper 96-4587, 1996 

  11. 김규홍,이경태,김종암,노오현, "AUSM계열수치기법의 수치적 불안정성에 대한 분석", 한국항공우주학회지 Vol. 30, 2002, pp. 27-36 

  12. 노오현, "최신 압축성 유체역학", 회중당, 1997 

  13. 이장연, "3단형 과학로켓 탑재부 극초음속 공력특성 연구", 한국전산유체공학회 추계학술대회 논문집, 2000, pp. 39-45 

  14. 이장연, "3단형 과학로켓 탑재부 극초음속 공력특성 연구", 한국전산유체공학회지, V13, pp.32-39 2001.6 

  15. John J. Bertin, "Hypersonic Aerothermodynamics", AIAA, 1994 

  16. 이준호,오범석,박정주,조광래, "KSR-III의 열해석 및 단열에 대한 연구", 한국항공우주학회지 Vol. 28, 2000, pp. 138-144 

  17. 안효근,박철 "MUSES-C 비행체의 정체점에서의 열방어에 관한연구", 한국항공우주학회 춘계학술발표회논문집, 1999, pp. 256-259 

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