The structure of small launch vehicle can be divided into engine section and payload section. This paper introduces modal test of the payload section of small launch vehicle which is composed to satellite, PLA (Payload Adapter), VEB (Vehicle Equipment Bay), KMS (Kick Motor Support) and KM (Kick Motor). From this test, dynamic properties of the 2nd stage structure of small launch vehicle can be obtained. In this test, to simulate free-free boundary condition, test object was hung by 4 bungee cords and excited by using impact hammer Modal test data are analyzed by using TDAS(Test Data Analysis Software). As the result, modal parameters and mode shapes below 100Hz of the 2nd stage of small launch vehicle were identified.
최근 루나 게이트웨이의 선구자 임무인 CAPSTONE이 NRHO에서 통신 및 항법 기술 시연을 위해 소형발사체로 발사됨에 따라 전용 소형발사체와 소형위성을 이용하여 심우주 임무를 가능하게 한 이번 행사가 큰 주목을 받았다. 본 연구에서는 소형발사체 이중발사 운영개념이 소개하고, 달, 화성 및 소행성 탐사를 위한 새로운 개념의 가능성을 검토했다. 단독발사로 달 저궤도 임무에 약 247 kg을, 이중발사로 화성 및 소행성 아포피스와 같은 목적지에 각각 215 kg 및 183 kg을 수송할 수 있는 것으로 나타났다.
세계적으로 500 kg 급 이하의 소형위성에 대한 수요가 늘어남에 따라 전용 소형발사체에 대한 개발과 운용이 크게 증가하고 있다. 소형위성을 원하는 시간에 목표로 하는 궤도에 투입하는 발사체의 신속한 대응성이 주목받고 있으며, 신속한 위성군 구축 측면에서 공중발사 방식에 대한 관심이 증대되고 있다. 본 연구에서는 국내 소형위성군의 수요가 증가함에 따라 우리나라 및 주변 지리적 환경을 고려하여 공중발사체의 활용가능성에 대한 분석을 수행하였다. 대응성 측면에서 공중발사체와 지상 소형 및 대형발사체에 대해 임무 대응시간을 비교, 분석하고, 발사체의 궤도투입 성능 측면에서 공중발사체와 지상 소형발사체를 정량적으로 비교, 분석하였다. 분석결과, 공중발사체는 신속한 위성군 구축 관점에서 우리나라의 경우 실질적인 대응성은 제한되나 상대적으로 빠른 턴어라운드 시간과 낮은 경사각의 궤도 투입 시 효과적인 대안이 될 수 있다. 또한, 궤도투입 성능은 지상 소형발사체의 성능에 근접할 뿐만 아니라 요구 추진제 질량 측면에서 높은 효율성을 나타내어 국내 소형위성군의 궤도투입에 효과적인 발사수단으로 평가된다.
뉴스페이스 시대를 대표하는 소형위성 분야에서 발사기회에 대한 수요가 크게 증가하고 있다. 이를 위한 소형위성 전용 발사서비스를 합리적인 가격에 제공하는 것은 많은 스타트업 기업들이 추구하는 새로운 비즈니스 모델이 되고 있으며, 여기에는 저비용 부품과 대량생산, 최적화된 제작 공정이 결합된 비용 절감을 위한 혁신적인 솔루션들이 요구되고 있다. 이러한 흐름 속에서 우리나라에서도 한국항공우연구원에서 제3차 우주개발 진흥 기본계획에 따라 누리호를 통해 개발된 액체로켓엔진 기술을 기반으로 2단형 소형발사체 개발에 대비하여 핵심기술 및 비용절감 기술들을 개발하기 위한 선행기술 연구에 착수하였다. 본 논문에서는 소형위성을 위한 혁신적이며 가격 경쟁력을 가지는 것을 목표로 하는 2단형 소형발사체의 개념을 소개하고, 스테이징 설계 및 2단형 발사체의 전기체 구성안을 포함한 임무설계 결과를 기술하였다.
본 논문에서는 한국형발사체 2, 3단을 수정하여 500 kg 급 차세대 중형위성(CAS500)을 지구 저궤도(LEO)에 단독 발사할 수 있는 2단형 소형발사체를 설계하였다. 한국형발사체는 3단 발사체이므로 소형발사체로의 활용을 위해서는 단별 속도증분이 새롭게 분배되어야 한다. 이를 위하여 설계 변수로는 단 질량비, 구조비와 1, 2단 엔진 옵션을 고려하였으며, 이에 대한 단 설계 및 궤적해석을 수행하였다. 결과 검토로부터 500 kg 급 위성의 LEO 단독 발사가 가능한 소형발사체 설계변수의 조합을 확인하였다.
본 논문에서는 소형 발사체의 원격측정시스템 링크 버짓 모델을 제안하고, 제안한 링크 버짓 모델을 바탕으로 링크 버짓 시뮬레이터를 구현하였다. 제안하는 링크 버짓 모델은 기하학적 모델과 전파 손실 모델로 구성되어 있다. 기하학적 모델은 지상국과 소형 발사체 사이의 시선각을 계산하기 위한 모델이다. 전파 손실 모델은 소형 발사체 비행 환경에 적합하도록 자유공간 손실과 소형 발사체의 시선각 및 안테나 방사 패턴 기반의 편파 손실, 지향 손실로 구성되어 있어, 복잡한 전파 환경에 대한 계산 없이 전파 손실을 계산 할 수 있다. 링크 버짓 시뮬레이터는 제안하는 링크 버짓 모델을 기반으로 MATLAB으로 구현하였으며, 지상국 위치 및 소형 발사체의 궤적, 안테나의 방사 패턴 등을 기반으로, 소형 발사체의 시선각, 자유공간 손실, 편파 손실 파라미터, 지향 손실, 지상국에서의 수신 신호 레벨 등을 계산한다.
본 논문에서는 소형발사체의 무선통신 시스템 검증을 위한 테스트 베드를 제안한다. 제안하는 테스트 베드는 안테나 테스트 커플러와 RF 감쇄기 및 스위칭 시스템으로 구성되어 있다. 안테나 테스트 커플러는 소형 발사체에 장착되어 있는 각 대역별 안테나를 서로 격리 시키며 무선신호를 송/수신하기 위한 장치이며 RF 감쇄기 및 스위칭 시스템은 각 대역의 안테나별 통신점검을 위하여 안테나별 경로를 선택해 주는 장치이다. 안테나 테스트 커플러 설계 결과, UHF-, S-, X-대역에서 39.3, 47.1, 56.1 dB 이상의 차폐율을 확인 할 수 있었다. 실제 소형 발사체에 적용하여 발사체 통신 시스템을 점검한 결과, 정상적으로 데이터 송/수신을 확인 할 수 있었으며, 안테나 경로 스위칭을 통하여 각 대역의 안테나별 통신 점검을 수행할 수 있었다.
Pyro-shock generally refers to the severe mechanical transients caused by the detonation of an ordnance device on a structure. Such device on a structure, including linear explosive, and point explosive are widely used to accomplish in-flight separation of structural elements on aerospace vehicle. And they are a significant cause of launch vehicle failures. The launch vehicle being developed in Korea also uses the explosive for separation events. In this paper, the isolator equipped to small satellite launch vehicle made of PTFE(Teflon) is developed to reduce the separation shock. The test to measure dynamic stiffness of PTFE isolator is performed. This test enables us to find the frequency range of PTFE isolator. And,, pyre-shock test using explosive to evaluate the performance of PTFE isolator is executed. from this study, the isolator conformed to frequency range and load requirement is developed using PTFE instead of rubber.
한미 미사일 지침 종료를 계기로 공중, 해상기반의 다양한 플랫폼에 의한 우주발사체 개발 가능성이 열렸다. 특히, 공중기반 우주발사체는 지상기반 우주발사체 대비 다양한 궤도 운용, 적시적인 위성발사 등 한반도의 지리적 위치를 고려할 때 필수적인 우주전력투사 능력이다. 또한, 지상기반 발사체 대비 비용절감 효과가 크고, 항공기의 고도, 속도의 이점으로 발사할 수 있어 에너지 이득의 장점이 있다. 따라서 본 논문에서는 한반도의 전략적 환경하에서 공중기반 우주발사체의 필요성을 명확히 제시하고, 다양한 공중발사체에 대한 기술동향 분석을 통해서 현재의 우리나라 상황에서 가장 효율적으로 공중기반 우주발사체 능력을 확보할 수 있는 3가지 방안을 제시한다.
최근 민간이 우주개발을 주도하는 뉴스페이스 시대가 시작되었다. 뉴스페이스 시대는 소형위성 시장 및 소형발사체 시장의 규모가 확대됨에 따라 민간이 우주개발에 적극 참여하는 시대라고 할 수 있다. 우주개발 선진국에서는 소형발사체의 경쟁력을 확보하기 위해 개발/제작/운용비용의 감소시키는 노력을 하고 있다. 본 논문에서는 도전적인 우주개발을 위한 국외 소형발사체 개발 동향 및 소요 기술의 동향을 분석하고 요약하였다. 소요 기술 중 전기 펌프, 적층 제조 등 spin-on 기술을 우주개발기술에 활용하기 위한 연구 개발이 시급하게 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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