위성 연료 슬로싱에 의한 SAR 안테나 반사판의 진동 분석

Abstract

슬로싱(Sloshing) 현상이란 용기에 부분적으로 채워진 액체가 외란에 의해 생기는 자유 유체 표면(Free liquid surface)의 움직임을 말한다. 슬로싱 현상은 자유 유체 표면의 압력 분포로 인해 힘과 모멘트를 발생 시키고 이로 생기는 진동은 유체가 담겨있는 용기의 동적 안정성에 영향을 끼친다. 이러한 슬로싱 현상을 분석하는 데 있어, 직접 유체의 모든 거동을 고려하기보다 용기 벽면에 가하는 힘과 모멘트를 같게 하는 등가 기계 모델(Equivalent Mechanical Model)을 이용하여 슬로싱 현상이 용기에 미치는 영향을 보다 간단하 게 분석할 수 있다. 이러한 슬로싱 현상은 추진 시스템을 이용해 자세 제어를 하는 위성체의 연료탱크에서도 발생하며, 특히, 위성의 탑재체로 전개형 SAR 안테나(SAR Antenna)가 사용된 경우, 안테나 반사판이 매우 얇고 가벼운 소재를 사용하기 때문에 이러한 슬료싱 현상을 포함한 여러 외란에 더욱 민감할 수 있다. 본 연구에서는, 위성체의 자세 변화 간에 발생하는 액체 연료 슬로싱 현상에 의한 전개형 SAR 안테나 반사판의 진동 해석을 수행하였다. 슬로싱 효과를 모사하기 위해 등가 기계 모델을 사용하였으며, 지정된 토크 입력에 대하여 슬로싱 효과를 고려하였을 경우와 고려하지 않았을 경우에 대한 반사판의 떨림 정도를 비교 분석하였다.