[논문]고체추진제 초음파 연소속도 측정 정밀도 향상을 위한 초음파 감쇠 분석

오현택; 송성진; 김학준; 고선필; 강토; 김인철; 유지창; 정정용

고체추진제 초음파 연소속도 측정 정밀도 향상을 위한 초음파 감쇠 분석
Analysis of Ultrasonic Attenuation for Improving Ultrasonic Burning Rates Measurement of Solid Propellants 원문보기

오현택 (성균관대학교 기계공학부) , 송성진 (성균관대학교 기계공학부) , 김학준 (성균관대학교 기계공학부) , 고선필 (성균관대학교 기계공학부) , 강토 (성균관대학교 기계공학부) , 김인철 (국방과학연구소) , 유지창 (국방과학연구소) , 정정용 (국방과학연구소)

고체추진제 연소속도 측정을 위한 초음파법은 한 번의 실험으로 연소속도를 측정할 수 있기 때문에 적용되어 왔다. 하지만 스트랜드버너법을 대체하기 위해서는, 초음파법의 정확성과 신뢰성이 증명되어야 한다. 본 논문에서는 초음파법을 이용하여 측정한 연소속도와 스트랜드버너법으로 측정한 결과의 차이를 비교하였다. 그리고 측정된 연소속도의 분산과 고체추진제의 초음파 감쇠와의 연관성을 조사하였다.

Ultrasonic method is applied for measuring burning rates of the solid propellants, since it can measure burning rates as a function of pressure in a single test performed. However, to replace the stand burner method by the ultrasonic method, it is necessary to verify of its accuracy and reliability. In this study, we investigated the performance of the ultrasonic method for burning rate measurements by comparison to the strand burner results. Furthermore, we investigated the relation between the attenuations of solid propellants and data scattering in the measured burning rates.

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문제 정의

본 논문에서는 초음파법의 오차원인을 분석하기 위해, 대표적인 오차원인이라 판단하는 고체 추진제의 물성 중 하나인 초음파 감쇠에 대하여 조사하였다. 그리고 측정된 연소속도의 분산과 고체추진제의 초음파 감쇠와의 연관성을 조사하였다.
본 논문에서는 초음파법의 오차원인을 분석하기 위해, 대표적인 오차원인이라 판단하는 고체 추진제의 물성 중 하나인 초음파 감쇠에 대하여 조사하였다. 그리고 측정된 연소속도의 분산과 고체추진제의 초음파 감쇠와의 연관성을 조사하였다.

제안 방법

Equation (1)을 이용하여 연소속도 편차에 영향을 주는 것으로 판단하는 고체추진제의 중요한 물성치인 초음파 감쇠를 측정하였다[4].
이전 연구를 통해 개발된 초음파 연소속도 측정 시스템을 통해 몇 종류의 추진제의 연소속도를 측정하였다. 그 중 대표적인 추진제의 연소속도를 분석해 보았다.
본 논문에서는 초음파법의 오차원인을 분석하기 위해, 대표적인 오차원인이라 판단하는 고체 추진제의 물성 중 하나인 초음파 감쇠에 대하여 조사하였다. 그리고 측정된 연소속도의 분산과 고체추진제의 초음파 감쇠와의 연관성을 조사하였다.
기존 연구를 통해 개발된 고체추진제 측정시스템을 이용한 초음파법으로 고체추진제의 연소속도를 측정하였다. 초음파법으로 측정된 연소속도 결과가 3% 보다 큰 오차가 나타남을 알 수 있었다.
초음파 감쇠 역시 연소속도와 비슷한 분산을 나타냄을 알 수 있다. 연소속도와 초음파 감쇠의 관계를 분석하기 위해 초음파 감쇠의 편차를 계산해 보았다.
이전 연구를 통해 개발된 초음파 연소속도 측정 시스템을 통해 몇 종류의 추진제의 연소속도를 측정하였다. 그 중 대표적인 추진제의 연소속도를 분석해 보았다.
이전 연구를 통해[3], 초음파를 이용하는 고체 추진제 연소속도 측정 시스템 및 분석 프로그램을 개발하였고 시범적으로 연소속도를 측정하였다. 하지만 초음파법의 스트랜드버너법을 대체하기 위해서는, 초음파법의 정확성과 신뢰성이 증명되어야 한다.
측정된 연소속도로부터 초음파법의 연소속도 편차를 계산해 보았다. Fig.

성능/효과

본 논문에서는 초음파법의 오차원인을 분석하기 위해, 대표적인 오차원인이라 판단하는 고체추진제의 물성 중 하나인 초음파 감쇠에 대하여 조사하였다. 연소속도와 초음파 감쇠 편차의 분석을 통해 초음파 감쇠의 편차 증가가 고체추진제 연소속도의 편차 증가에 영향을 미침을 잠정적으로 추론하였다. 그 결과 초음파 감쇠 측정을 통해 연소속도의 표준 값과의 편차를 추정할 수 있을 것으로 판단된다.
기존 연구를 통해 개발된 고체추진제 측정시스템을 이용한 초음파법으로 고체추진제의 연소속도를 측정하였다. 초음파법으로 측정된 연소속도 결과가 3% 보다 큰 오차가 나타남을 알 수 있었다. 본 논문에서는 초음파법의 오차원인을 분석하기 위해, 대표적인 오차원인이라 판단하는 고체추진제의 물성 중 하나인 초음파 감쇠에 대하여 조사하였다.
3은 대표적인 4종류의 연소속도 편차 그래프이다. 측정된 고체추진제의 연소속도의 편차가 3% 보다 큰 값을 가지는 것을 확인할 수 있다.

후속연구

연소속도와 초음파 감쇠 편차의 분석을 통해 초음파 감쇠의 편차 증가가 고체추진제 연소속도의 편차 증가에 영향을 미침을 잠정적으로 추론하였다. 그 결과 초음파 감쇠 측정을 통해 연소속도의 표준 값과의 편차를 추정할 수 있을 것으로 판단된다. 향후 연구에서는 다양한 추진제의 초음파 감쇠를 분석하고 정밀한 초음파 감쇠의 분석을 통해 초음파법의 정확성과 신뢰성을 향상하는 연구를 수행하려 한다.
그 결과 초음파 감쇠 측정을 통해 연소속도의 표준 값과의 편차를 추정할 수 있을 것으로 판단된다. 향후 연구에서는 다양한 추진제의 초음파 감쇠를 분석하고 정밀한 초음파 감쇠의 분석을 통해 초음파법의 정확성과 신뢰성을 향상하는 연구를 수행하려 한다.

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