항공우주 분야 국제학술지 Advances in Space Research(JCR Q1)논문 게재

Bluntness가 재진입 비행 안정성에 미치는 영향 규명

충격파및기체역학 실험실의 김익현 교수와 건국대학교 항공우주모빌리티공학과의 박수형 교수 연구팀이 공동연구를 통해 Advances in Space Research 저널에 발표한 “Experimental and numerical investigation of bluntness effects on aerodynamic characteristics in a Ludwieg tube” 논문에서, 연구진은 마하 4 조건의 루드비히 튜브 실험과 수치해석을 결합해 blunt body 형상이 재진입 비행 안정성(공력 특성 및 자세 응답)에 미치는 영향을 정량적으로 제시하였다.

연구진은 건국대학교 루드비히 튜브(KULT)에서 마하 4 조건의 실험을 수행하였다. 두 케이스의 원뿔 반각과 nose 반지름 대비 바닥 지름 비를 조합해 총 4종의 모형으로 설정하였으며, 모형은 줄로 초기 자세를 설정한 뒤 유동이 형성되면 줄이 분리되어 시험부 내부에서 짧은 시간 자유비행하도록 설계되었다. 이 과정에서 모형은 감쇠 피칭 운동을 수행하므로, 단일 실험으로 여러 받음각 구간의 데이터를 연속적으로 확보할 수 있다. 

또한, 연구진은 자유비행 실험에서 추정된 공력계수에 정적·동적 효과가 동시에 포함된다는 점에 착안하여, 다중선형회귀(scikit-learn 기반)를 이용해 두 성분을 분리하는 절차를 제안하였다. 이후 분리된 정적 성분은 전산유체해석 결과와 비교하여 일치성을 확인하고, 동적 성분은 기존 이론식과의 대조를 통해 타당성을 검증하였다.

본 연구에서 확보된 정적·동적 공력 미분계수는 재진입체 형상의 비행역학 모델링을 위한 데이터셋으로 활용될 수 있으며, 특히 동적 안정 미분계수는 자세 변화율 교란에 대한 비행체 응답을 좌우하므로 안정성 평가 정밀화에 기여할 수 있다. 또한 둔화비(bluntness)와 반각 변화에 따른 경향은 형상 설계 초기 단계의 트레이드오프(열·항력·안정성) 검토에 실험적 가이드를 제공하고, 전산유체해석 기반 자유비행 및 궤적 시뮬레이션의 검증 데이터로도 활용 가능하다.

관련논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.asr.2026.01.081