[논문]고체추진제 형상에 따른 강내탄도의 특성 연구

장진성; 성형건; 김인주; 노태성; 최동환

고체추진제 형상에 따른 강내탄도의 특성 연구
Study on Properties of Interior Ballistics According to Solid Propellant Grain Configuration 원문보기

장진성 (인하대학교 인하대학원 항공우주공학과) , 성형건 (인하대학교 인하대학원 항공우주공학과) , 김인주 (인하대학교 인하대학원 항공우주공학과) , 노태성 (인하대학교 항공우주공학과) , 최동환 (인하대학교 항공우주공학과)

강내탄도 전산해석 코드를 이용하여 고체 추진제 형상에 따른 강내탄도 성능을 예측해 보았다. 기존의 연구에서는 볼형의 추진제만을 다룬데 반해 이번 연구에서는 추가적으로 실린더형과 단공형의 추진제를 다루었다. 각 추진제의 형상에 따라 비표면적이 달라지고 이로 인해 강내탄도의 성능변화가 나타남을 확인했다.

Using the numerical code for the interior ballistics, the performance of the interior ballistics with the characteristic of the configuration of the solid propellant has been investigated. In existing research, only ball type solid propellant is considered but at this research, cylinder and single slot type solid propellants are considered. Definite the change of performance of the interior ballistics according to specific surface area.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

하지만 실제 강내탄도에 사용되는 고체추진제 형상은 단공형, 7공형, 장미형 등이다. 이에 본 연구에서는 우선 볼형, 실린더형, 단공형의 고체추진제를 적용하여 다양한 형상을 해석할 수 있는 강내탄도 전산해석 코드를 확보하였고, 각기 다른 형상의 비표면적에 따른 강내탄도의 성능 변화 특성을 연구하였다.

가설 설정

Figure 1은 추진제 형상에 따른 기공률 변화를 나타낸 그래프이다. 비교를 위해 같은 압력 조건에서 즉, 같은 연소율로 고체추진제가 연소한다고 가정하였다. 기공률이 0에서 1로 갈수록 고체추진제가 타들어가는 것이고, 기공률이 1이 되면 완전히 연소된 상태이다.

제안 방법

강내에 같은 양의 추진제를 넣기 위해 동일한 기공률을 초기조건으로 주고 추진제 형상을 볼형, 실린더형, 단공형의 경우로 나눠 성능을 비교해 보았다. 기타 초기조건들은 Table 1과 같고, 추진제 형상 Data는 Table 2와 같다.
강내탄도 전산해석 프로그램을 이용하여 추진제 형상에 따른 강내탄도 성능변화를 예측해 보았다. 단공형 추진제를 사용하였을 경우 볼형에 비해 낮은 강내 최대 압력에도 불구하고 가장 빠른 탄자 탈출 속도를 나타내었다.
상태방정식은 이상상태 방정식을 사용하였다. 또한 고체추진제의 연소에너지의 전달은 탄자의 운동에너지, 탄자의 마찰 손실에너지에만 사용되도록 하였다. 볼형, 실린더형, 단공형 등 각각의 추진제 형상에 관한 기공률과 고체추진제 비표면적은 다음과 같이 계산된다.
고상과 기상에서 발생하는 항력은 Ergun의 압력 손실식을 사용하였다. 본 연구에서는 연소율이 주요 연구 변수가 아니므로 간단한 정상상태 연소율을 사용하였다[6]. 상태방정식은 이상상태 방정식을 사용하였다.
추진제 형상에 따라 추진제의 비표면적이 변하게 되며, 이로 인한 강내탄도 성능의 변화를 계산해 보았다.

이론/모형

강내탄도 내의 유동장을 해석하기 위해 모든 속도 영역을 해석할 수 있는 압축성 SIMPLE 알고리즘을 사용하여 1차원 CFD 코드를 작성하였고 공간 이산화는 SMART scheme을 사용하였다. 이동경계면의 위치는 Ghost cell extrapolation method를 CFD 코드에 적용하였다.
고상과 기상에서 발생하는 항력은 Ergun의 압력 손실식을 사용하였다. 본 연구에서는 연소율이 주요 연구 변수가 아니므로 간단한 정상상태 연소율을 사용하였다[6].
다상유동의 강내탄도는 고체추진제 연소가스의 연속상과 고체추진제의 분산상으로 구분된다[1]. 다상 유동을 해석하기 위해 Eulerian-Lagrangian 접근법을 사용하였고, 연속 상은 Eulerian 좌표계를 이용하고 분산상은 Lagrangian 좌표계를 이용한다[5]. 다상 유동을 해석하기 위해 연속상인 지배방정식은 고상이 차지하는 부피를 고려하기 위해 기공률을 도입한 Euler 방정식을 사용하였다.
다상 유동을 해석하기 위해 Eulerian-Lagrangian 접근법을 사용하였고, 연속 상은 Eulerian 좌표계를 이용하고 분산상은 Lagrangian 좌표계를 이용한다[5]. 다상 유동을 해석하기 위해 연속상인 지배방정식은 고상이 차지하는 부피를 고려하기 위해 기공률을 도입한 Euler 방정식을 사용하였다.
본 연구에서는 연소율이 주요 연구 변수가 아니므로 간단한 정상상태 연소율을 사용하였다[6]. 상태방정식은 이상상태 방정식을 사용하였다. 또한 고체추진제의 연소에너지의 전달은 탄자의 운동에너지, 탄자의 마찰 손실에너지에만 사용되도록 하였다.
강내탄도 내의 유동장을 해석하기 위해 모든 속도 영역을 해석할 수 있는 압축성 SIMPLE 알고리즘을 사용하여 1차원 CFD 코드를 작성하였고 공간 이산화는 SMART scheme을 사용하였다. 이동경계면의 위치는 Ghost cell extrapolation method를 CFD 코드에 적용하였다.

성능/효과

결과에 의하면 단공형의 경우 볼형에 비해 강내 최고 압력이 낮음에도 불구하고 탄자 탈출속도가 가장 빨랐다. 이는 추진제 형상이 강내탄도에 미치는 영향이 지대함을 의미하며, 볼형의 추진제 보다는 단공형의 추진제를 사용하는 것이 더욱 우수한 강내탄도 성능을 얻을 수 있음을 의미한다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

고체추진제 형상에 따른 강내탄도의 특성 연구
Study on Properties of Interior Ballistics According to Solid Propellant Grain Configuration 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

고체추진제 형상에 따른 강내탄도의 특성 연구 Study on Properties of Interior Ballistics According to Solid Propellant Grain Configuration 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

고체추진제 형상에 따른 강내탄도의 특성 연구
Study on Properties of Interior Ballistics According to Solid Propellant Grain Configuration 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper