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액체로켓엔진 건전도 감시/관리 (Health Monitoring/Management) 기법의 최신 동향
김인성(In Sung Kim),이은석(Eun Seok Lee) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11
액체로켓엔진의 건전성 모니터링 및 관리기법에 관련된 주로 최근 10여년 간의 문헌을 조사하여 그 내용을 정리하였다. 액체로켓엔진의 여러 구성품 중 특히 터보펌프가 액체로켓엔진시스템의 건전성에 특히 중요하며, 주로 가속도 센서와 변위 센서를 이용한 진동 데이터로 터보펌프의 건전성이 평가되었다. 액체로켓엔진 건전성 관련기법의 전체적인 경향은 가스터빈엔진으로부터 유래된 통합 시스템 건전성 관리의 방향으로 나아가는 것으로 판단되며, 그 중의 핵심기술은 결함 인지 및 진단 알고리즘이다. 그리고, 이 결함 인지 및 진단 알고리즘은 단독 개념이 아니라 통합 시스템 건전성 개념 아래에서 개발되고 정립되어야 한다. In this paper, literature survey results are presented for the liquid rocket engine health monitoring/management methods. Among various liquid rocket engine subsystems, turbopump unit is important for the engine health. Usually vibration data form accelerometer and proximeters are used for turbopump health monitoring. Overall trends of the liquid rocket engine health related methods seem to be towards integrated system health management of which concept from gas turbine engine. The core technology of such system health management is the fault detection & diagnosis methods that should be developed and completed in the framework of the integrated system health management.
IMM 필터 및 GLRT를 이용한 무인기용 엔진의 실시간 결함 진단
한동주,김상조,김유일,이수창 한국항공우주학회 2022 韓國航空宇宙學會誌 Vol.50 No.8
IMM 필터 및 GLRT 기법을 이용하여 무인기용 엔진의 효과적인 실시간 결함 진단 방안을 도출하였다. 이를 위해서 엔진 동적 사이클해석으로부터 선형 진단 모델을 유도하고 잔차 추정을 위한 칼만필터를 도입한 후 각 기법의 특성을 고찰하여 엔진 제어 구동기 및 센서의 결함 진단에 적용하였다. 이 과정에서 IMM 필터로부터 효과적인 FDI 방안을 도출하였고 구동기 결함으로 인한 상태변수의 반응값을 추정하였으며, GLRT로부터는 구동기 및 센서의 결함값 추정과 FDI 기능을 확인하였다. 수치 모의시험 결과를 통해서 FDI를 위한 IMM 필터의 효용성과 각 결함 모드의 결함값 추정을 위한 GLRT 기법의 효용성을 확인하였다.
김철웅(Cheul-Woong Kim),박순영(Soon-Young Park),조원국(Won-Kook Cho) 한국항공우주연구원 2012 항공우주기술 Vol.11 No.2
한정된 기간과 비용 하에 높은 신뢰도와 안전성을 갖는 엔진을 완성하기 위해서는 엔진개발과 병행하여 엔진에 최적화된 진단시스템의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 진단시스템의 개발방향을 정립하기 위하여 해외문헌을 바탕으로 엔진에서 발생 가능한 고장들, 상태진단을 위한 검사파라미터의 특성, 진단방법들(실시간 진단법, 사후 진단법, 사고원인 분석법, 파라미터 계통법, 시험진단법)을 고찰하였고, 엔진 개발단계 및 운용단계에서 수행해야할 진단관련 과제들을 제시하였으며, 해외의 액체로켓엔진 진단사례를 정리하였다. To develop a liquid rocket engine with high reliability and safety under constraints of limited time and budget an optimal diagnosis system for the engine needs to be developed in parallel with the development of the engine. This paper is intended to set a development direction of the diagnosis system for the liquid rocket engine through the literature survey and addresses possible engine defects, characteristics of parameters for diagnosis and diagnostic methods including real-time diagnosis, post-test/post-flight diagnosis, fault detection method, parameter circuit method and test diagnosis. In addition tasks to be performed in the design and operation phases of the engine and foreign application case of engine diagnosis are presented.
중국의 연구 사례를 통한 개방형 액체로켓엔진의 고장진단 동향 분석
이계림,차지형,고상호 항공우주시스템공학회 2017 항공우주시스템공학회지 Vol.11 No.3
This paper examines a survey on recent research regarding health monitoring and management for liquid rocket engines (LRE). For this, we investigated precedent techniques applied to LRE development. Particularly, we focused on open-cycle LRE to apply to KSLV-Ⅱ (Korea Space Launch Vehicle Ⅱ). Through this study, we subdivided health monitoring algorithms and analyzed fault detection and diagnosis algorithm developed in China, since China researched open-cycle LRE that have the same cycle as KSLV-Ⅱ rocket engines. We discuss significant points to be considered regarding development of the KSLV-Ⅱ. 본 논문은 액체로켓엔진의 건전성 감시 및 관리기법에 대한 연구 동향을 소개한다. 이를 위하여 실제액체로켓엔진에 연구 및 적용되었던 고장진단 알고리즘을 조사하였다. 특히 한국형발사체(Korea Space Launch Vehicle Ⅱ, KSLV-Ⅱ)에 적용하기 위해 한국형발사체 로켓엔진과 같은 구조인 개방형 액체로켓엔진에 적용된 알고리즘을 조사하였다. 이러한 과정을 통해 적용된 사례들의 특징을 따로 세분화하고, 한국형발사체 로켓엔진과 비슷한 중국의 개방형 액체로켓엔진들의 고장진단 기법 특징들을 분석하였다. 나아가 2019년에 발사를 목표로 하는 한국형발사체에 적용시키기 위해 고려해야 할 사항에 대하여 토론하고자 한다.
중국의 연구 사례를 통한 개방형 액체로켓엔진의 고장진단 기법 분석
이계림(Kyelim Lee),차지형(Jihyoung Cha),고상호(Sangho Ko) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
본 논문은 액체로켓엔진의 건전성 감시 및 관리기법에 대한 연구 동향을 소개한다. 이를 위하여 실제 액체로켓엔진에 연구 및 적용되었던 고장진단 알고리즘을 조사하였다. 특히 한국형발사체(Korea Space Launch Vehicle Ⅱ, KSLV-Ⅱ)에 적용하기 위해 한국형발사체 로켓엔진과 같은 구조인 개방형 액체로켓엔진에 적용된 알고리즘을 조사하였다. 이러한 과정을 통해 적용된 사례들의 특징을 따로 세분화하고, 한국형발사체 로켓엔진과 비슷한 중국의 개방형 액체로켓엔진들의 고장진단 기법 특징들을 분석하였다. 나아가 2019년에 발사를 목표로 하는 한국형발사체에 적용시키기 위해 고려해야 할 사항에 대하여 토론하고자 한다. This paper deals with a survey on the recent research activities regarding health monitoring and management for liquid rocket engines. For this, we investigate the precedent techniques applied to Liquid Rocket Engine(LRE) developed. Particularly, we focus on open-cycle LRE to apply to KSLV-Ⅱ (Korea Space Launch Vehicle Ⅱ). Through this work, we subdivide health monitoring algorithms and analyze fault detection and diagnosis algorithm developed in china, since china researched open-cycle liquid rocket engine which have same cycle with KSLV-Ⅱ rocket engine. Then, we discuss some important points to be considered to the development of the KSLV-Ⅱ.
최고은,이창진 한국항공우주학회 2013 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.11
복잡한 시스템의 건전성을 자동으로 감시하는 시스템의 필요성이 증가하면서 Health Monitoring System, 건전도 감시 시스템이 개발되었다. 건전도 감시 시스템의 핵심은 결함을 자동으로 인지, 진단함으로써 고장 및 피해를 최소화하고 작동, 점검시의 인력과 비용을 줄일 수 있도록 하는 것이다. 이 시스템을 우주 발사체, 그중에서도 미션 성공에 중요한 부분을 차지하는 액체로켓엔진 부분에 적용하는 기법들을 알아보고 그중에서도 수학적 모델링을 사용하는 기법들과 수학적 모델링의 개발을 정리하고 가스발생기 사이클의 수학적 모델 개발을 검토하였다. As systems have become more complex, the need of automated monitoring system has arisen. Health Monitoring System, a system which monitors the health of the complex system has been advanced towards automated and fully descriptive manner to reduce the efforts and costs throughout the operation and maintenance process. Rocket engine system is also a very complex system where its operational health is key criteria to the success of the mission. Different Health Monitoring techniques used for liquid rocket engine systems, especially the techniques based on mathematical models with its models are studied to develop the mathematical model for gas generator cycle.