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문제 정의
- 이러한 해석상의 시간제약에 의해, 일부 형상 변경과 같은 설계 변경이 발생 하는 경우 빠른 시간 내에 그 특성을 파악하는 것이 쉽지 않았다. 그러므로 금번 연구의 목적은 공기흡입식 추진기관을 갖는 비행체의 고체부스터의 분리운동 해석에 있어 상대적으로 정확도를 많이 저하시키지 않으면서도 해석시간을 획기적으로 줄일 수 있는 방법을 제시하고자 한다.
가설 설정
- 또한, 부스터 분리에 있어 가장 중요한 힘의 하나로 부스터 유효단면적 (effective area)에 작용 하는 압력에 의한 힘은 다음 Eq. 8과 같이 정의될 수 있으며, 이때 부스터 면에 작용하는 힘은 압력이 준 평형상태(Quasi equilibrium state)에 있는 것으로 가정하여 전압력(Total pressure)이 작용하는 것으로 가정하였다.
- 이와 더불어 초기 자세각(pitch angle)이 0°이 아닌 5° 및 10° 인 경우에 대해 해석을 실시하였다. 또한 부스터가 엔진 내에 삽입되어 있는 부분의 길이는 총 2m 로 가정하였으며 분리과정 진행 중 이동거리는 50cm 마다로 Case I～V 까지 총 5개의 경우에 대해 조사하였다. 이에 대한 상대 거리를 Table 2와 같이 제시하였다.
- 이들 두 힘은 최소 형상변수(Configuration variables)와 일반화속도(Generalized speeds)의 관계식으로 표현된다. 위 Fig. 1에서 제시된 모델을 고려할때, 추진기관 기체(body)는 2차원 평면에서 움직이는 것으로 가정하였고, 부스터와 추진기관 기체 사이는 1차원 병진 운동을 하는 것으로 가정 하였다. 그러므로 전체적으로 4자유도(Degree of freedom)를 갖는 시스템으로 표현될 수 있다.
- 또한 Ps는 이에 상응하는 정압력이며 γ는 비열비를 나타낸다. 이때 부스터 작용면에서의 압력은 공기흡입식 추진기관의 흡입구 유동과 직접적으로 연동되어 있으며 흡입구는 콘 형상을 갖고 또한 1단 램프(Ramp)를 갖는 구조를 갖는 것으로 가정하였다. 이때 흡입구를 통하여 부스터 작용면의 압력은 Taylor-MacColl 방정식을 통하여 구하였다.
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