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서울대학교 극초음속연구실 로고

Hypersonic & Rarefied Flow Lab.

우주선 열차폐 구조물 설계 Home > 연구주제 > 우주선 열차폐 구조물 설계

재활용 우주 발사체나 행성탐사선은 지구 재돌입이나 행성 대기 진입시 극초음속 비행에 의한 공력가열 현상으로 10,000K 이상의 플라즈마 유동에 노출된다. 이와 같은 극고온의 환경으로부터 재돌입 비행체를 보호하기 위해서는 열차폐 구조물(Thermal Protection System)과 같은 열제어를 위한 구조물이 필수적이다. 일반적으로 TPS 기술은 그림 2와 같이 TPS의 삭마 현상을 통해 비행체로의 열전달량을 감소시켜 비행체를 보호하는 것으로서 TPS를 설계하기 위해서는 비행체로의 열전달량과 TPS 삭마량의 정확한 예측 능력이 확보되어야만 한다.

 지 구 재돌입 비행체 및 행성탐사선의 TPS 설계를 위해서는 삭마재의 두께 및 형상을 최적화해야 하며, 이는 비행체 주위의 유동장 해석(CFD) 능력과 표면 삭마의 정확한 모사 능력을 요구한다. 본 연구실에서는 다년간의 연구를 통하여 희박기체 조건하에서 비평형, 복사, 고온 플라즈마를 해석할 수 있는 비평형유동 해석 코드를 개발, 보유하고 있고 TPS 삭마현상에 대한 기초적인 경계조건 모델링 기술을 확보하고 있으며, 이를 기초로 하여 최적의 TPS를 설계를 위한 연구가 진행 중이다.