• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.68-71
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• 2010

극심한 고온 및 고압 환경에 노출되기 쉬운 항공우주 구조물에서 발생하는 기계적 삭마 현상을 해석하기 위하여 영역/경계 분할법을 적용한 삭마 해석 모델을 제안하였다. 영역 및 경계는 상변화 현상에 의한 비선형 거동을 하는 삭마 부영역과 선형 거동을 하는 선형 열탄성 부영역, 공유면, 경계 공유면으로 분할하였다. 삭마 재료 내부의 열분해 반응은 엔탈피 방법을 이용하였으며, 표면 침식 반응은 공기역학적 전단 응력과 삭마 재료의 전단 강도를 기반으로 매칭 기법을 이용하였다. 화학적 및 열적 삭마는 고려하지 않았으며, 간단한 수치 해석을 통해서 기본적인 기계적 삭마 특성을 분석하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.19 no.6
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• pp.42-53
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• 2015

In this study, the influence of Al particle size, as an additive for solid propellant, on the mechanical erosion of the carbon-composite nozzle was evaluated. A new model which can predict the size and distribution of the agglomerated reaction product($Al(l)/Al_2O_3(l)$) was established, and the size of agglomerate were calculated according to the various initial size of Al in the solid propellant. With predicted results of the model, subsequently, the characteristics of mechanical erosion on the carbon-composite nozzle was estimated using a commercial CFD software, STAR CCM+. The result shows that the smaller the initial Al particles are, in the solid propellant, the lower is the mechanical erosion rate of the composite nozzle wall, especially for the nano-size Al particle.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2000.04a
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• pp.21-21
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• 2000

통상적으로 액체로켓의 노즐은 재생냉각에 의해 고온의 연소가스로부터 보호된다. 그러나 재생냉각의 경우, 시스템에 상당한 투자가 요구되며, 잦은 엔진 결함의 원인을 제공하기도 한다. 최근 들어 액체로켓에 재생냉각을 사용하지 않고, 연소실과 노즐 보호를 위해 삭마재료가 사용되고 있다. 노즐재료에 대한 삭마량과 삭마형상 연구를 위해 500회 이상의 연소실험이 수행되었다. 그러나 연소실험을 통한 삭마특성은 전혀 예측할 수 없는 방향으로 진행되고 있으며, 실험에 사용된 액체로켓의 작동범위가 실제 로켓과 거의 유사하다는 것을 감안한다면, 삭마재질을 로켓에 적용하기 위해서는 상당한 주의가 필요할 것으로 판단된다. 실험변수는 추진제의 공급 순서, 인젝터의 형상, 점화기의 위치, 그리고 액체산소의 공급온도이다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.43 no.12
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• pp.1048-1053
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• 2015

Ablative materials in a thermal protection system for atmospheric re-entry suffers from the most severe heat fluxes and temperatures, which induces surface recession in the thickness direction. In this paper, a 0.4MW arc-heated wind tunnel is operated to test for ablative materials, and a non-contact three-dimensional surface measuring system is used to evaluate the different surface characteristics of them. In particular, by postprocessing the three-dimensional image data, the surface roughness and recession of ablative materials can be calculated before and after the wind tunnel test. Moreover, the surface properties are analyzed quantitatively by comparing volume and mass losses of the test specimens.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.4 no.3
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• pp.339-348
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• 1994

The study has been conducted to know ablation microstructures and characteristics in carbon /phenolic composites. Ablation properties depend on mole fraction of $H_2O$ and $C0_2$ gas which were produced by reaction between propellant and oxidizer. However, the results of this study shown that the ablation also depended on weaving structure, density of fabric, and tow size of carbon fiber. 3K 8HS fabric showed superior ablation resistance to others, 3K twill and 12K 8HS fabric structures.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.7 no.4
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• pp.39-45
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• 2003

Of the various means for active trajectory correction, a thrust vector control system represents the only principle independent of missile external forces so that this method is operative. The purpose of this study is to analyze the characteristic of jet vane TVC(Thrust vector control) system among mechanical jet deflection. To ensure high performance leading edge shape, aspect ratio and ablated condition is optimized. Supersonic flow system, jet vanes and nozzle with Mach number 2.88 and under expansion ratio 2 were designed to study aerodynamic characteristics of leading edge shape, aspect ratio and ablated conditions.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.5 no.5
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• pp.611-619
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• 1995

PAN계 탄소섬유와 페놀수지를 이용하여 rod를 인발성형 한 후, 다른 섬유분율을 갖는 두종류의 hexagonal type 4D 프리폼을 제작하였다. 석탄계 핏치를 가압함침 탄화공정을 통하여 함침한 후 탄화와 고온열처리를 하였다. 이와 같은 공정을 반복하여 고밀도화된 4D CRFC를 제조하였다. 열충결 시험 후 새로운 크랙이 생성되었을 뿐만 아니라 기존의 크랙이 확장되었으며 이와 같은 크랙들은 공기와의 접촉면을 제공하여 중량감소를 보였다. 공기 산화 저항성을 고온열처리 공정을 거친 것이 약 20% 우수하게 나타났다. 4D CFRC의 밀도와 섬유의 분율이 높을 수록 삭마 저항성이 커지고, 삭마량은 시간에 따라 선형적으로 증가하였으며 type II가 type I보다 삭마저항성이 우수하였다. 삭마 메카니즘을 관찰한 결과 1차적으 기질의탈리가 먼저 일어난 다음 섬유가 삭마되었다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.4 no.3
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• pp.38-44
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• 2000

In general liquid rocket nozzles are protected from hot combustion gas by regenerative cooling techniques. But due to the complexity of the cooling system, it causes increase of system cost and frequently source of the system malfunction. Recently, instead of regenerative cooing, ablative material are used to protect combustion chamber wall and nozzle. To determine the nozzle material erosion rate and erosion shape, more than 500 hot fire test were performed by using 100 lb thrust experimental liquid rocket. Test variable were propellant feed sequence, injector, position of igniter and liquid oxygen supply temperature.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.8
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• pp.687-693
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• 1997

4방향성(4D)탄소섬유 프리폼을 각각 polyfurfury1 alcohol과 석탄계 핏치로 함침하는 방법과 CVI방법에 의하여 열분해 탄소로 증착하는 방법을 채택하여 4방향성 탄소/탄소 복합재를 제작하였다. 아크플라즈마 토치 및 지상연소 시험에 의하여 이들의 삭마특성을 비교 관찰하였다. 4D 탄소/탄소 복합재의 기공도는 밀도가 증가할 수록 감소하였으며, 고밀도화된 시편일 수록 삭마저항성이 우수하게 나타났다. CVI-핏치계 4D 탄소/탄소 복합재가 내삭마 성능이 가장 우수하였다. 삭마거동은 결합재의 종류와 복합재의 밀도 및 기공도에 크게 의존함을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.41 no.8
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• pp.597-604
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• 2013

A coupled thermomechanical analysis of composite structures in pyrolysis and ablation environments is performed. The pyrolysis and ablation models include the effects of mass loss, pore gas diffusion, endothermic reaction energy, surface recession, etc. The thermal and structural analysis interface is based upon a staggered coupling algorithm by using a commercial finite element code. The characteristics of the proposed method are investigated through numerical experiments with carbon/phenolic composites. The numerical studies are carried out to examine the surface recession rate by chemical and mechanical ablation. In addition, the effects of shrinkage or intumescence during the pyrolysis process are shown.