Proposal of Pipe Pressure Mode Analysis Method in Propulsion System for Predicting the Pogo of Space Launch Vehicle

우주 발사체의 포고현상 예측을 위한 공급/추진계의 파이프 압력모드 해석 기법 제안

Among the factors considered in the design stage of a space launch vehicle using liquid propellant, research has been focused out on the pogo phenomenon, longitudinal dynamic instability. The pogo phenomenon refers to the instability that the longitudinal vibration of the launch vehicle structure causes a change in the pressure and flow rate of the fluids in propulsion system, and this change re-excites the fuselage structure. This mechanism constitutes a closed system to gradually increase the vibration of the launch vehicle. This paper specifically focuses on the dynamic analysis of pressure and flow changes in the propulsion system. Based on the example study of the space shuttle, the acoustic modal analysis of the propulsion system is performed to predict the modes of the supply line causing instability of the fuselage.

액체 추진제를 사용하는 우주발사체의 설계 단계에서 고려되는 사항 중 축방향 동적 불안정성인 포고현상에 관한 연구를 진행하였다. 포고 현상이란 발사체 구조계의 축방향 진동이 공급/추진계의 압력 및 유량의 변화를 유발하고, 이러한 변화가 구조계를 다시 가진하는 닫힌계를 구성하여 발사체의 진동을 점차적으로 증가시키는 불안정성을 말한다. 본 논문에서는 포고 현상 중 발사체 공급/추진계에서 발생하는 압력 및 유량의 변화에 대한 동적해석에 초점을 맞추었다. 우주왕복선의 연구사례를 바탕으로 공급/추진계의 음향모드 해석을 수행하여 구조계의 불안정성을 유발하는 공급라인의 모드를 예측하고자 하였다.