우주비행체 음향 환경 시험을 위한 고음압 잔향실이 한국항공우주연구원에서 개발되었다. 우주비행체는 우주로 발사되는 동안 발사체에서 발생되는 고음압의 음향환경에 노출되므로, 발사 이전에 음향 환경에 대한 신뢰성시험이 수행된다. 한국항공우주연구원에 개발된 음향챔버는 부피 1,228세제곱 미터이며, 152dB의 음압을 잔향실 내부에 재생한다. 재생 주파수 범위는 25Hz~10,000Hz이다. 음향 환경 시험시설은 잔향실을 비롯해서, 질소 공급장치, 음원, 스펙트럼 제어시스템 등으로 구성된다. 본 논문은 시험시설을 구성하는 각 요소를 설계하기 위한 기본 개념을 서술한다. 또한 실제 건설된 음향챔버에서 측정된 결과를 바탕으로 음향챔버의 성능을 검증한다.
우주비행체 음향 환경 시험을 위한 고음압 잔향실이 한국항공우주연구원에서 개발되었다. 우주비행체는 우주로 발사되는 동안 발사체에서 발생되는 고음압의 음향환경에 노출되므로, 발사 이전에 음향 환경에 대한 신뢰성시험이 수행된다. 한국항공우주연구원에 개발된 음향챔버는 부피 1,228세제곱 미터이며, 152dB의 음압을 잔향실 내부에 재생한다. 재생 주파수 범위는 25Hz~10,000Hz이다. 음향 환경 시험시설은 잔향실을 비롯해서, 질소 공급장치, 음원, 스펙트럼 제어시스템 등으로 구성된다. 본 논문은 시험시설을 구성하는 각 요소를 설계하기 위한 기본 개념을 서술한다. 또한 실제 건설된 음향챔버에서 측정된 결과를 바탕으로 음향챔버의 성능을 검증한다.
A high intensity acoustic test facility has been constructed at Korea Aerospace Research Institute (KARI). Spacecrafts are tested in the facility to check the reliability on acoustic environment of launch vehicles. The reverberant chamber of the facility has a volume of 1,228 cubic meters and provid...
A high intensity acoustic test facility has been constructed at Korea Aerospace Research Institute (KARI). Spacecrafts are tested in the facility to check the reliability on acoustic environment of launch vehicles. The reverberant chamber of the facility has a volume of 1,228 cubic meters and provides an acoustic environment of 152 dB over the frequency range of 25 Hz to 10,000 Hz. This paper describes how the basic parameters of the facility including a chamber and power generation system are designed. Moreover, design parameters including acoustic spectrum, acoustic modulator characteristics, reverberation time and isolation characteristics are experimentally verified during acceptance tests.
A high intensity acoustic test facility has been constructed at Korea Aerospace Research Institute (KARI). Spacecrafts are tested in the facility to check the reliability on acoustic environment of launch vehicles. The reverberant chamber of the facility has a volume of 1,228 cubic meters and provides an acoustic environment of 152 dB over the frequency range of 25 Hz to 10,000 Hz. This paper describes how the basic parameters of the facility including a chamber and power generation system are designed. Moreover, design parameters including acoustic spectrum, acoustic modulator characteristics, reverberation time and isolation characteristics are experimentally verified during acceptance tests.
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문제 정의
특성과 챔버의 크기는 내부에 고른 음압 분포를 형성할 수 있는 최적의 형태로 결정된다. 본 논문은 이러한 규격을 만족하는 한국항공우주연구원의 시험 시설 개발을 위해 시험 시설의 기본 개념, 기본설계 변수의 선정, 요구조건에 대한 연구 결과를 소개한다.
음향 환경 시험 시설은 이러힌"부품들의 신뢰성을 발사 이전에 검증하고 이를 보완하기 위한 시설이다. 본 연구는 음향 환경 시험 시설 (그림 1) 을 개발을 위한 기본 설계, 개발 및 검증시험을수행한다.
가설 설정
좁고, 반대로 동일 주파수 대역에서 시편의 공진 주파수의 간격이 매우 넓다면, 아주 이상적이. 음향 챔버가 될 것이다. 시편의 공진 주파수를 포함한 모든 주파수 대역이 골고루 가진 될 수 있기 때문이다.
제안 방법
저주파수 음원과 고주파수 음원의 특성을 긱" 각 확인하고, 두 음원을 동시에 작동하여 최대 가진 음압을 측정하였다.
이론적으로 구한 공진주파수와 유사함을 알 수 있다. 따라서, 이결과는 공진주파수에 근거해서 이루어졌던 챔버설계를 간접 검증한다.
성능시험은 음향학적 성능을 결정 짖는 주요 변수 및 음향학적 기능을 점검하는 시험이다. 본 연구에서는 기능시험을 위주로 설계변수의 적절정을 검증한다.
음원의 특성은 알려져 있으므로 벽면의 흡음율을 가정하면 식 (10) 을 이용하여 내부의 음압을 예측할 수 있다. 본연구에서는 동일 크기를 갖는 외국 음향챔버의잔향시간 (T60) 을 이용하여 벽면의 흡음율을 계산하고 이를 바탕으로 스펙트럼을 예측하였다. 그림 9는 예측된 음압을 나타내며, 설정규격인 145dB를 만족하는 것을 알 수 있다.
챔버의 흡음정도를 파악하기 위해 잔향 시간을 측정하고 이를 외국의 예에 비교하여 평가하였다.
정은 확산음장 측정과 동시에 이루어졌다. 측정된 음압의 파워 스펙트럼을 구하여 이의 피크 값을 읽는 형태로 공진주파수를 측정하였다. 그림 11은 측정된 파워스펙트럼의 예제이다.
대상 데이터
선정된 크기에서 시험 가능한 최저 주파수는 MAXTIQ계수에 의해 계산할 수 있으며, Q-Factor가 10인 위성을 시험할 경우, 25Hz 대역부터 공진주파수의 가진 이 보장된다. 엑츄에이터의 파워는 챔버 내부의흠음에 의한 파워의 소모에 의해 선정되었으며, 음압의 단계별로 각각 2개, 4개의 엑츄에이터를선정하였디-. 인증검사는 성능 시험위주로 이루어졌으며, 잔향시간, 확산음장정도 모두 규격을 만족하였다.
성능/효과
엑츄에이터의 파워는 챔버 내부의흠음에 의한 파워의 소모에 의해 선정되었으며, 음압의 단계별로 각각 2개, 4개의 엑츄에이터를선정하였디-. 인증검사는 성능 시험위주로 이루어졌으며, 잔향시간, 확산음장정도 모두 규격을 만족하였다. 최대음압음 150dB로서 모든 주파수에서 규격음압을 만족하며, 기준에 비해 약 5dB 정도의 마진을 갖는다.
후속연구
그림 2의 발사체의 음압에서 최대 음압이 149dB인 점을 감안하여, 본 시설의 최대 음압은 +3dB의 여유를 두어 152dB로 설정하였다. 또한 본 시설은 노즐을 사용한 음원을 사용하므로, 낮은 레벨의 음압 재생에 제한이 있다. 최소 가진 가능한 음압은 그림 2의 데이터를 바탕으로 130dB로 설정하였다.
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