다양한 코어 밀도의 알루미늄 허니컴 코어를 적용한 착륙 다리를 갖는 재사용 발사체의 착륙 시뮬레이션

키워드

확장요약문

착륙 다리(Landing leg)를 사용하는 재사용 발사체(Reusable launch vehicle)는 착륙 과정에서 발생하는 충격 하중을 완화하고 안정적인 착륙을 하기 위해 착륙 다리에 다양한 충격 흡수 장치(Shock absorber system)를 적용한다. 이러한 충격 흡수 장치 중 알루미늄 허니컴 코어(Aluminum honeycomb core)는 압축 과정에서 발생하는 소성 압궤를 통해 충격 에너지를 흡수하며, 코어 밀도(Cell density)에 따라 압궤 하중과 에너지 흡수 특성이 변화한다. 본 연구에서는 이러한 착륙 다리의 알루미늄 허니컴 코어의 코어 밀도 변화가 재사용 발사체의 착륙 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 선행 연구에서 수행한 알루미늄 허니컴 코어 압축 시뮬레이션으로부터 얻은 하중-변위 곡선을 사용하였으며, 코어 밀도 증가에 따라 압궤 하중이 증가하는 특성을 고려하여 기준 하중 수준을 0.75, 1.0, 및 1.25 배로 변화시킨 AHC-75, AHC-100, 및 AHC-125 모델을 각각 구성하였다(Fig. 1). 이후 상용 다물체 동역학 프로그램인 ADAMS 를 이용하여 RETALT1 형상을 기반으로 4 개의 착륙 다리를 갖는 재사용 발사체 모델을 구축하였다. 초기 착륙 속도 = 5 m/s, 착륙각(θ) = 4°, 10°, 16°, 및 22°, 1-2-1 착륙 모드와 잔여 추진제에 따른 질량 특성을 고려하여 ADAMS 를 이용한 착륙 시뮬레이션을 수행하였다. 착륙 시뮬레이션 종료 시 4 개의 착륙 다리가 모두 착륙장과 접촉한 경우를 착륙 성공 조건으로 정의하였다. 착륙 시뮬레이션 결과, AHC-75 는 θ = 4°에서, AHC-100 은 θ = 10° 이하에서 착륙 성공 조건을 만족하였으며, AHC-125 는 모든 착륙각에서 해당 조건을 만족하지 못하였다(Fig. 2). 이를 통해 알루미늄 허니컴 코어의 코어 밀도에 따른 압축 하중 특성이 재사용 발사체의 착륙 거동 및 착륙 가능 범위에 영향을 미치는 것을 확인하였다.