The paper presents the surface-modified NACA 2412 airfoil performance with variable cavity characteristics such as size, shape and orientation, by numerically investigated with the pre-validation study. The study attempts to improve the airfoil aerodynamic performance at 30 m/s with a variable angle of attack (AOA) ranging from 0° to 20° under Reynolds number (Re) 4.4×105. Through passive surface control techniques, a boundary layer control strategy has been enhanced to improve flow performance. An intense background survey has been carried out over the modifier orientation, shape, and numbers to differentiate the sub-critical and post-critical flow regimes. The wall-bounded flows along with its governing equations are investigated using Reynolds Average Navier Strokes (RANS) solver coupled with one-equational transport Spalart Allmaras model. It was observed that the aerodynamic efficiency of cavity airfoil had been improved by enhancing maximum lift to drag ratio ((l/d) max) with delayed flow separation by keeping the flow attached beyond 0.25C even at a higher angle of attack. Detailed investigation on the cavity distribution pattern reveals that cavity depth and width are essential in degrading the early flow separation characteristics. In this study, overall general performance comparison, all the cavity airfoil models have delayed stalling compared to the original airfoil.
This paper presents a basic methodology and a set of numerical tools for the preliminary design of solid-fueled ramjet missiles. An elementary code determines the baseline system configuration comprised of warhead, guidance-control, and propulsion masses and geometries from specific correlations found in the literature. Then, the system is refined with the help of external and internal ballistics codes. Equations of motion are solved for the flight's ascending, cruising, and descending stages and the internal ballistic set of equations designs the ramjet engine based on liquefying fuels. The combined tools sized the booster and the ramjet sustainer engines for a long-range missile, intended to transport 200 kg of payload for more than 300 km range flying near 14,000 m altitude at Mach 3.0. The refined system configuration had 600 mm in diameter and 8,500 mm in length with overall mass of 2,128 kg and 890 kg/m3 density. Ramjet engine propellant mass fraction was estimated as 74%. Increased missile range can be attained with paraffin-polyethylene blend burning at near constant regression rate through primary air mass flow rate control and lateral 2-D air intakes.
Lepage, Arnaud;Dandois, Julien;Geeraert, Arnaud;Molton, Pascal;Ternoy, Frederic;Dor, Jean Bernard;Coustols, Eric
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.4
no.2
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pp.145-167
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2017
The presented paper gives an overview of several projects addressing the experimental characterization and control of the buffet phenomenon on 3D turbulent wings in transonic flow conditions. This aerodynamic instability induces strong wall pressure fluctuations and therefore limits flight domain. Consequently, to enlarge the latter but also to provide more flexibility during the design phase, it is interesting to try to delay the buffet onset. This paper summarizes the main investigations leading to the achievement of open and closed-loop buffet control and its experimental demonstration. Several wind tunnel tests campaigns, performed on a 3D half wing/fuselage body, enabled to characterize the buffet aerodynamic instability and to study the efficiency of innovative fluidic control devices designed and manufactured by ONERA. The analysis of the open-loop databases demonstrated the effects on the usual buffet characteristics, especially on the shock location and the separation areas on the wing suction side. Using these results, a closed-loop control methodology based on a quasi-steady approach was defined and several architectures were tested for various parameters such as the input signal, the objective function, the tuning of the feedback gain. All closed-loop methods were implemented on a dSPACE device able to estimate in real time the fluidic actuators command calculated mainly from the unsteady pressure sensors data. The efficiency of delaying the buffet onset or limiting its effects was demonstrated using the quasi-steady closed-loop approach and tested in both research and industrial wind tunnel environments.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.38
no.3
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pp.213-220
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2010
This paper presents the analysis results of trajectory, performance and attitude control based on the first flight data of the KSLV-I. The KSLV-I had a fairing separation problem and failed to inject spacecraft into the orbit. In this paper, the trajectory, flight performance, and attitude control was analyzed considering the influence of unseparated fairing. Moreover, the flight results and performance of the inertial navigation and guidance system were presented. As a results of post-flight analysis, any other problem besides the fairing separation problem was not happened and onboard equipment functioned normally.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.50
no.11
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pp.791-800
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2022
The number and locations of force generators and their force directions of Active Vibration Control System(AVCS) are important to maximize the airframe vibration reduction performance of helicopters. The present AVCS simulation using an exhaustive test method attempts to determine the best number and locations of force generators and their force directions for maximization of the airframe vibration reduction performance of UH-60A helicopter at 158 knots. The 4P hub vibratory loads of the UH-60A helicopter are calculated using DYMORE II, a nonlinear multibody dynamics analysis code, and MSC.NASTRAN is used to predict the vibration responses of the UH-60A airframe. The AVCS framework with an exhaustive test method is constructed using MATLAB Simulink. As a result, when applying AVCS with the optimal combination of the force generators, the 4P airframe vibration responses of UH-60A helicopter are reduced by from 19.35% to 98.07% compared to the baseline results without AVCS.
Current Industrial and Technological Trends in Aerospace
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v.7
no.2
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pp.121-130
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2009
In this paper, the attitude and orbit control subsystem technology of new GEO communication and observation satellite using Sun sensors are introduced and analyzed. COMS is new GEO communication and Earth observation satellite based on EUROSTAR 3000 space bus technology. The attitude and orbit control subsystem of COMS adopts a configuration using three BASS and three LIASS Sun sensors to acquire the attitude error information in the specific reference frames. These Sun sensors are used to acquire Sun direction and to control the spacecraft to keep the relative attitude with respect to a reference Sun direction in both transfer and operational orbits. In this paper, the mathematical models of BASS and LIASS are described as well as their operational implementation in the flight software.
Reaction wheel is one of the actuators for spacecraft attitude control, which generates torque by changing an inertial rotor speed inside of the wheel. In order to generate required torque accurately and estimate an accurate angular momentum, wheel speed should be measured as close to the actual speed as possible. In this study, two conventional speed detection methods for high speed motor with digital tacho pulse (Elapsed-time method and Pulse-count method) and their resolutions are analyzed. For satellite attitude maneuvering and control, reaction wheel shall be operated in bi directional and low speed operation is sometimes needed for emergency case. Thus the bias error at low speed with constant acceleration (or deceleration) is also analysed. As a result, the speed detection error of elapsed-time method is largely influenced upon the high-speed clock frequency at high speed and largely effected on the number of tacho pulses used in elapsed time calculation at low speed, respectively.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.23
no.6
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pp.95-108
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2019
Electric propulsion is a type of space propulsion with a high specific impulse by accelerating propellant using electrical energy and brings about reduction of the fuel mass and launch costs of satellites so that it is being extensively studied in the world. Electric thrusters are widely used for various purposes from micro satellites to large satellites and from low Earth orbit satellites to spacecraft for exploration. Recently, satellites using full-electric propulsion have been developed, and the number of satellites with electric propulsion is also gradually increasing. In this paper, the current status and trends of research on electric propulsion in the United States, Europe, and Japan will be reported.
Kim, Dae-Kwan;Yong, Ki-Lyuk;Choi, Hong-Taek;Park, Gee-Yong
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.22
no.11
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pp.1042-1048
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2012
A 2-axis gimbal system is one of main disturbance sources affecting image jitter response of a satellite. The gimbal system comprises azimuth stage and elevation stage, and these pointing mechanism can be rotated by stepping motors about its azimuth and elevation axes simultaneously. Because of the complex and coupled dynamic motion of the gimbal system, its moment of inertia and structural modes can be changed according to the system configuration, and thus the gimbal system generates complicated and non-linear disturbance characteristics. In order to improve the jitter response of a spacecraft, it is an indispensable process to reduce the micro-vibration disturbance level of the antenna system. In the present research, a 2-axis gimbal system was manufactured and then its micro-vibration test was performed in terms of two types of stepping motors(2-phase and 5-phase). The test results show that the disturbance level of the gimbal system can be reduced by replacing the 2-phase stepping motor with the 5-phase one, and the average disturbance attenuation ratio is 56 % in peak level and 48 % in standard deviation level. The experimental results confirm that it is an efficient jitter reduction method to adopt a high-phase stepping motor.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.43
no.11
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pp.998-1007
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2015
The $H_{\infty}$ control theory using LMI method is applied to design an attitude controller of radial type satellite that has strongly coupled channels due to the large product of inertia. It is observed that the cross-over frequency of open-loop with $H_{\infty}$ controller is lower than that of open-loop without controller, which is not typical phenomenon in an optimal control design result: it is interpreted that due to a large product of inertia, there is certain limit in increasing agility of satellite by just tuning weighting function. ${\mu}$-analysis is performed to verify the stability and performance robustness with the assumption of +/-5% MOI variation. ${\mu}$-analysis result shows that the variation of principal MOI degrades the stability and performance robustness more than the variation of POI does.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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