한국추진공학회:학술대회논문집 (Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference)

한국추진공학회 (The Korean Society of Propulsion Engineers)
권호 표지

우주비행체 자세제어용 추력기 노즐의 비행고도 변이별 추력성능 특성 해석

A Performance Characteristics of the Thruster Nozzle for Attitude Control of Space Vehicle According to Flight Altitude

  • 감호동 (부경대학교 대학원 에너지시스템공학과) ;
  • 최현아 (부경대학교 기계공학과) ;
  • 김정수 (부경대학교 기계공학과) ;
  • 배대석 (부경대학교 기계공학과) ;
  • 김인태 ((주)한화 대전사업장 개발부)
  • 발행 : 2012.05.17
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초록

비행고도가 우주비행체 자세제어용 하이드라진 추력기 노즐의 추력성능 특성에 미치는 영향을 규명하기 위해 노즐유동 해석을 수행한다. k-${\omega}$ SST 난류모델을 사용한 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식으로 노즐유동을 비행고도 변이별로 해석하되, 비행고도는 연속체역학이 유효한 범위내로 제한한다. 작동 고도가 10 km 이하일 때는 노즐내부에 충격파 및 유동박리 등의 비가역적 현상이 발생하여 추력성능이 감소하였으나, 30 km 이상의 고도환경에서는 공칭추력 수준으로 회복되었다.

A computational analysis of nozzle flow is conducted to investigate effects of the flight altitude on thrust performance. Reynolds-averaged Navier-Stokes equation with k-${\omega}$ SST(Shear Stress Transport) turbulence model is employed to simulate the nozzle flow in various altitude conditions, where continuum mechanics is to be valid. Thrust performance of the nozzle is exceedingly poor upto 10 km of flight altitude because of the irreversible phenomena such as shock and/or flow separation occurring inside the nozzle, whereas it is restored to the nominal value as the altitude is attained higher than 30 km.

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