초록
F-4E를 모선으로 하는 초소형 위성을 탑재할 수 있는 공중발사체 1단 부스터용 하이브리드 모터의 최적설계를 실시하였다. 설계변수는 포트개수, 초기 산화제 플럭스, 연소실 압력, 그리고 노즐 팽창비 등을 사용하였다. 또한 서로 다른 최적화 알고리듬의 적용 가능성을 검증하기 위하여 구배법 (GBM)과 유전자 알고리듬 (GA) 방법을 각각 사용하였으며, 목적함수의 선택에 따른 최적화 결과의 변화를 살펴보기 위하여 두 가지 종류의 목적함수 (모터 중량과 모터 길이)를 사용하여 그 결과를 상호 비교하였다. 최적화 알고리듬, 그리고 목적함수의 선택과 무관하게 거의 같은 설계결과로 수렴함을 확인하였다. 최적화결과로 설계요구조건을 만족하는 총중량 704.74kg, 1단 길이 3.74m의 하이브리드 모터를 설계 할 수 있었다.
Optimal design of the hybrid motor has been performed for the first stage of nanosat air launch vehicle using F-4E Phantom as mother plane. Selected design variables are number of ports, the initial oxidizer flux, the combustion chamber pressure, and the nozzle expansion ratio. GBM(Gradient Based Method) and GA(Genetic Algorithm) are simultaneously used to compare the versatility of each algorithm for optimal design in this problem. Also, two objective functions of motor weight, and length are treated separatedly in the optimization to study how the objective function can affect the optimal design. The design results show that the optimal design can be successfully achieved either using GBM or GA regardless of the choice of the objective function; motor weight or length. And nanosat air launch vehicle which has total mass of 704.74kg, and length of first stage 3.74m is designed.
