초록 ▼

본 과제의 전체적인 연구내용은 1차년도에 설계된 과학관측 로케트의 지상시험 모델 해석, 개발 및 지상시험연구에 관한것이다. 각 분야별 수행내용은 다음과 같다. 시스템 설계분야에서는 3차년도에 수행될 시험 발사를 대비하여 전체적인 로케트 성능을 점검하고, 시험발사를 1차와 2차로 나누어 안정성을 고려하여 각 발사용 로케트의 탑재중량, 발사각도, 비행거리등을 조정하였다. 또한 로케트 발사시에 궤도에 큰 영향을 미칠 수 있는 발사초기 교란을 연구하였으며, 이에는 발사대에서 출발시와 발사대 이탈 직후의 로케트 운동, 발사시부터 연소종료시까

본 과제의 전체적인 연구내용은 1차년도에 설계된 과학관측 로케트의 지상시험 모델 해석, 개발 및 지상시험연구에 관한것이다. 각 분야별 수행내용은 다음과 같다. 시스템 설계분야에서는 3차년도에 수행될 시험 발사를 대비하여 전체적인 로케트 성능을 점검하고, 시험발사를 1차와 2차로 나누어 안정성을 고려하여 각 발사용 로케트의 탑재중량, 발사각도, 비행거리등을 조정하였다. 또한 로케트 발사시에 궤도에 큰 영향을 미칠 수 있는 발사초기 교란을 연구하였으며, 이에는 발사대에서 출발시와 발사대 이탈 직후의 로케트 운동, 발사시부터 연소종료시까지의 바람영향에 의한 궤도 변화등이 집중적으로 연구되었으며, 이러한 영향에 대한 분야에서는 국내에서 개발중인 KSR-420S 로케트 설계시 사용된 이론방법의 검증 및 정확한 공력 데이타를 얻기위하여, 천음속 및 초음속 풍동을 이용하여 변경 설계된 KSR-420S의 축소모델에 대한 실험을 수행하였다. 또한 공력가열 해석을 수행하였다. 기체 설계 및 개발 분야에서는 시스템 설계에 의해 확정된 KSR-420S-1호기와 KSR-420S-2호기 과학 로케트의 상세설계 및 각각의 발사 고유 임무 수행에 따른 구조적 안정성을 입증하는 중량 및 평형내역,하중해석 내역, 응력해석 내역, 공탄성 해석 내역등의 기본 내역들을 제시하였고, 국부 단품들에 대한 기본적 구조시험을 통한 강도확인을 수행하였다. 또한, 발사용 KSR-420S로케트 모타 4기를 제작하였으며, 2기에 대한 내열재 제작 및 추진제 충전이 진행되고 있다. 기초 연구 및 예비 성능시험을 위한 Heavy A Type Motor 의 연소란 내열재 및 추진제 성능 확인을 실시하였다. 전장 시스템 분야에서는 로케트 탑재용과 지상 전자시스템에 관한 연구를 수행하였다.

목차 Contents

• 제1장 서론...22
• 제1절 개요...22
• 제2절 시스템 설계 및 비행특성...24
• 1. 요소설계...24
• 2. 시험발사용 모델 성능결정...24
• 3. 낙하 분산예측...24
• 4. 바람영향 보정법 연구...25
• 5. 발사대 이탈시 로케트 운동해석...25
• 6. 발사운용 시스템...25
• 제3절 공력설계...32
• 1. 서론...32
• 2. 풍동 실험...32
• 3. 타이론 코드와의 비교...33
• 4. 공력가열...34
• 제4절 구조설계 및 개발...37
• 1. 구조해석 및 설계...37
• 2. 전체 조립체 및 날개부 동적 구조해석...38
• 3. 기체개발 및 제작...38
• 4. 발사 및 조립관련 치구설계 및 제작...39
• 제5절 추진기관 제작...40
• 1. KSR-420S 추진기관...40
• 2. Heavy Type 추진기관...40
• 제6절 전장 시스템...41
• 1. Signal Conditioner...41
• 2. PCM Decoder...42
• 제7절 결론...44
• 제2장 시스템 설계...48
• 제1절 서론...48
• 제2절 요소설계...49
• 1. 핀 부위설계...49
• 2. 노즈콘부위 설계...49
• 3. 추진기관 부위 설계...50
• 제3절 오존측정과 발사...51
• 제4절 궤도 해석...55
• 1. 개요...55
• 2. 이벤트 순서...56
• 3. 초기조건...57
• 4. 비행체 모델...59
• 제5절 발사운용...70
• 1. 발사대...70
• 2. 발사대 이탈시 운동해석...75
• 제6절 분산분석 및 바람영향보정...79
• 1. 과학 관측로케트 분산 개요...79
• 2. $3\sigma$ 분산 요소의 결정...80
• 3. KSR-420S $3\sigma$ 분산반경...82
• 4. 추력 비정렬에 의한 궤도 영향 분석...85
• 5. 바람영향 보정...86
• 제7절 발사 안전성 분석...93
• 1. 발사장내 폭발대비 안전성 확보방안...93
• 2. 낙하예상지역의 안전성 예측...94
• 3. KSR-420S 안정해석 결과...95
• 4. 선박충돌에 대한 안전성 문제...97
• 제8절 종합성능...101
• 1. 개요...101
• 2. KSR-420S-1의 성능계산...102
• 3. KSR-420S-2의 성능계산...104
• 제3장 공력설계...150
• 제1절 서론...150
• 제2절 풍동실험...151
• 1. 개요...151
• 2. 풍동시설 및 실험장치...151
• 가. 풍동모델...151
• 나. 측정장치 및 데이타 채집장치...151
• 3. 6분력 측정...152
• 가. 실험범위...152
• 나. 6분력 스팅 발란스...152
• 다. 실험과정...153
• 라. 공력측정...156
• 마. 실험데이타 처리...157
• 4. 실험결과 및 예측치와의 비교...160
• 가. 받음각에 따른 공력계수...160
• 나. 마하수에 따른 공력특성...160
• 다. 흐름의 가시화...162
• 제3절 공력가열...164
• 1. 해석과정...164
• 2. 입력자료...168
• 3. 로케트 동체 표면에서의 온도분포...169
• 4. 판에서의 표면온도 분포...170
• 제4절 결론...171
• 제4장 구조설계 및 개발...186
• 제1절 개요...186
• 제2절 기체 설계 및 정적구조해석...188
• 1. 중량 및 평형(Weight & Balancing)...188
• 2. 하중해석(Load Analysis)...191
• 3. 기체부 설계 및 응력해석...199
• 4. 날개부 설계 및 응력해석...204
• 제3절 동적 구조해석...210
• 1. 전체 조립체 동적해석...210
• 2. 날개부 동적해석...220
• 3. 발사대 붐 동적해석...225
• 제4절 기체 개발 및 제작...229
• 1. 개요...229
• 2. 기체부...229
• 3. 날개부...229
• 4. 기체 조립 및 검사...229
• 제5절 결론...230
• 제5장 추진기관 제작...234
• 제1절 서론...234
• 제2절 연소실...235
• 제3절 노즐...239
• 제4절 결론...241
• 제6장 전장시스템...246
• 제1절 서론...246
• 제2절 Signal Conditionning Amplifier...247
• 1. Strain Gage용 S/C Amp...247
• 2. 압력계용 S/C Amp...248
• 3. 가속계용 S/C Amp...250
• 4. 온도계용 S/C Amp...250
• 5. 제작된 40채널 S/C Amp...251
• 제3절 PCM Decoder...252
• 1. PCM Decoder...252
• 2. 설계 제작된 PCM Decoder...257
• 3. 실험결과...257
• 제4절 결론...258
• 제7장 결론...273