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표제지

요약

ABSTRACT

목차

1. 서론 10

2. 해석 모델 개발 11

2.1. 달착륙선 모델 11

2.1.1. 달착륙선 충격흡수장치의 구조 11

2.1.2. 충격흡수장치 단순화 13

2.1.3. 충격흡수장치 메커니즘 구현 19

2.2. 달 토양 모델 25

2.2.1. Infinite Element 25

2.2.2. Mohr-Coulomb model 26

2.2.3. 달 표면 특성 연구 27

3. 최적설계 33

3.1. 최적설계 기법 33

3.1.1. 메타모델 기반의 순차적 근사 최적설계 33

3.1.2. 신뢰영역 알고리듬 34

3.1.3. 전산 실험 계획법 36

3.1.4. 이동최소자승법을 이용한 메타모델 구성 38

3.2. 달착륙선 충격흡수장치의 최적설계 41

3.2.1. 해석조건 41

3.2.2. 최적설계 모델 43

3.2.3. 최적설계 결과 44

4. 결론 47

5. 참고문헌 48

표목차

표 1. 허니컴 물성치 18

표 2. 달 표면의 물성치 27

표 3. JSC-1A의 물성치 28

표 4. 달착륙선의 착륙 조건 41

표 5. 착륙 조건에 따른 달착륙선의 최대가속도 42

표 6. 달착륙선 충격흡수장치의 최적설계 설계변수 43

표 7. 달착륙선 충격흡수장치의 초기 단면적 및 최적설계에 의한 단면적 I 44

표 8. 달착륙선 충격흡수장치의 초기 단면적 및 최적설계에 의한 단면적 II 45

그림목차

그림 1. 달착륙선에 사용되는 충격흡수장치 11

그림 2. 구소련의 Luna-24(좌)와 미국의 Apollo 11(우) 12

그림 3. 러시아의 Luna-Glob (좌)와 인도의 Chandrayaan-2 (우) 12

그림 4. 우리나라의 시험용 달착륙선 13

그림 5. 충격흡수장치의 작동 원리 14

그림 6. 알루미늄 허니컴의 3-D 해석모델 14

그림 7. 알루미늄 허니컴의 힘-변형 관계 15

그림 8. 1-D 구성방정식을 얻기 위한 과정 17

그림 9. 알루미늄 허니컴의 준정적 시험 결과 18

그림 10. 1-D 구성방정식 검증 결과 (static) 19

그림 11. 1-D 요소를 이용한 3차원 모델 19

그림 12. 충격흡수장치 메커니즘 구현의 문제점 1 20

그림 13. 충격흡수장치 메커니즘 구현의 문제점 2 20

그림 14. 충격흡수장치의 로드 가이드 21

그림 15. Slider MPC 21

그림 16. 1-D 구성방정식의 인장, 압축 테스트 결과 22

그림 17. 비선형 스프링의 하중-변위 관계 23

그림 18. 개선된 충격흡수장치의 하중-변위 관계 23

그림 19. 비선형 스프링을 적용한 3차원 모델 24

그림 20. Infinite element를 적용한 달착륙선 해석 모델 25

그림 21. Mohr-Coulomb Model 26

그림 22. 착륙면에 따른 달착륙선의 가속도 비교 (강체와 JSC-1A) 29

그림 23. 착륙면에 따른 달착륙선의 가속도 비교 (강체와 달 표면) 30

그림 24. 탄성계수에 따른 지면의 시간-변형 곡선 31

그림 25. 탄성계수에 따른 시간-가속도 곡선 32

그림 26. 순차적 근사 최적설계 절차 흐름도 34

그림 27. 신뢰영역 알고리듬 개념을 이용한 순차적 근사 최적설계 35

그림 28. Lattice-based OLHD 구성 흐름도 37

그림 29. OLHD를 이용한 샘플점의 예 (10 mid-points) 38

그림 30. 이전 샘플 포인트와 신뢰 영역에 대한 근접 개념 39

그림 31. 샘플 재사용이 가능한 순차적 근사 최적설계 절차 흐름도 40

그림 32. 달착륙선의 착륙 조건 41

그림 33. 달착륙선의 착륙모드 42

그림 34. 달착륙선의 최대가속도 수렴 이력곡선 I 44

그림 35. 시간에 따른 가속도 이력곡선 I 45

그림 36. 시간에 따른 가속도 이력곡선 II 46

그림 37. 달착륙선의 최대가속도 수렴 이력곡선 II 46

초록보기

 달착륙선이 성공적으로 달 탐사를 하기 위해서는 충격력 저감과 착륙안정성이 확보되어야 한다. 이로 인해 특히 충격흡수장치에 대한 기술 개발은 달착륙선 개발을 위해 필수적이다. 또한 보다 현실적인 달착륙선 설계를 위해 달 토양의 특성을 반영한 해석이 요구된다.

이에 본 논문에서는 달 토양의 특성을 반영한 달착륙선 착륙 해석 모델을 개발하였으며, 보다 효과적인 충격력 저감을 위해 달착륙선의 충격흡수장치에 대한 최적설계를 수행하였다. 최적설계는 메타모델 기반의 순차적 근사 최적설계기법을 이용하였다.

최적설계 결과를 통하여 달착륙선 충격흡수장치의 단면적을 변화시켜 달착륙선에 가해지는 충격력을 저감시킬 수 있음을 확인하였다.

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