KSR- III 추력벡터제어를 위한 유압-서보 김발엔진 구동시스템에 관한 연구

During dynamic flight by propulsion of rocket engine, in the atmosphere, the attitude control of flight vehicle can be accomplished by the aerodynamic fin actuator. But, in the outer space, the method of TVC(Thrust Vector Control) is only depend on for it. There are many systems which were developed for TVC. In our research, among them we adopted gimbal engine actuation system which could control the vector of thrust by swivelling rocket engine connected by gimbal. There are electro-hydraulic, electro-mechanical and pneumatic system which can be used as gimbal engine actuation system, but the electro-hydraulic system that has high ratio of output power to mass is preferred for the high power system. In this note, we made a mathematical model of the electro-hydraulic gimbal engine actuation system for the TVC of KSR-III in detail and on the base of this model we performed a simulation study. And then, we verified the model by making a comparison between the simulation and the experiments on the real system.

로켓 추진에 의한 동력 비행 중 비행체의 자세제어를 위해, 대기권내 비행에 있어서는 공력비행 조정익으로 조종할 수 있으나 공기가 희박한 높은 고도나 대기권 밖에서의 비행은 추력벡터제어에 의존할 수밖에 없다. 추력벡터제어 방법으로 현재 여러 가지 장치가 개발되어 사용되고 있는데 본 연구는 로켓이 비행하는 동안 김발에 의해 연결된 로켓엔진 전체를 움직여 엔진에서 발생한 추력의 방향을 조종하여 로켓의 자세를 제어하는 김발엔진구동 추력벡터제어방식에 대한 내용을 다루었다. 로켓에 적용 가능한 김발엔진 구동장치로는 전기유압식, 전기기계식, 공압식 장치 등이 있으나 큰 동력이 요구되는 시스템에서는 대부분 출력 대 무게비가 높은 전기유압식 구동장치가 사용된다. 본 연구에서는 KSR-III의 추력벡터제어를 위해 사용되는 전기유압식 김발엔진 서보구동시스템을 상세모델링하였고 이에 기초하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그리고 시뮬레이션 결과와 실제 시스템을 대상으로 시험한 결과를 비교하여 모델을 검증하였다.