본 논문에서는 누리호 2차 비행시험에서 획득된 진동센서를 이용하여 주요 비행 임무 구간동안 발사체가 겪은 진동환경을 분석하고 해당 시점의 위성항법수신기의 운용결과를 정리하였다. 2차 비행시험에 서 누리호는 나로우주센터에서 수직으로 이륙하여 엔진 점화 및 정지, 단 분리, 페어링 분리와 같은 주요 비행 임무를 성공적으로 수행하였다. 발사체는 최대동압, 엔진 점화, 단 분리 및 페어링 분리와 같은 이벤트 시점에 진동 및 충격이 발생되며 이는 탑재된 장치에 영향을 주는데 특히 Temperature Compensated Crystal Oscillator (TCXO)를 주요부품으로 사용하는 위성항법수신기의 성능을 악화시킬 수 있다. 발사체의 항법정보(position, velocity)와 시각정보를 제공하는 위성항법수신기는 발사체가 겪는 제한된 가시성과 동특성, 진동 및 충격에도 불구하고 1/2단 분리시점을 제외한 전 구간에서 항법정보를 정상 적으로 계산하였다. 본 논문에서는 위성항법수신기를 포함하여 누리호에 탑재된 전자탑재물 개발시 수행된 진동환경 규격과 실제 발사환경에서 겪는 진동 환경과의 비교를 g-Root Mean Squared (gRMS) 및 Power Spectral Density (PSD)를 통해 수행하였다.

GNSS Receiver Operation and Vibration Environment in the 2nd Flight Test of Nuri Launch Vehicle

Yong-Sul Shin*, Byung-Moon Kwon, Joo-Nyon Kim

In this paper, the vibration environment experienced in 2nd flight test of the Nuri launch vehicle is analyzed using vibration sensor, and the operation results of the Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver are summarized. In the 2nd flight test, the Nuri launch vehicle successfully performed the flight mission such as engine ignition, stop, stage separation and payload fairing separation. The Nuri launch vehicle suffers from severe vibration and shock stress at flight event like maximum dynamic pressure, engine ignition, stage separation, which affect onboard electronic devices and can particularly degrade the performance of GNSS receiver using Temperature Compensated Crystal Oscillator (TCXO) as a key component. The GNSS receiver that calculates the real-time navigation information (position, velocity and time) operated normally during full flight mission interval except for the 1/2 stage separation, despite the limited satellite visibility, high dynamic characteristics and severe vibration. In this paper, g-Root Mean Squared (gRMS) and Power Spectral Density (PSD) were utilized to compare the vibration test specification performed in the development of electronic devices including GNSS receiver and the vibration environment experienced during the 2nd flight test of Nuri launch vehicle.

Keywords: Nuri launch vehicle, vibration, GNSS, PSD

Speaker 신용설* 한국항공우주연구원