저자(한글) |
WANG, Xiao-yu,ZHANG, Chao,SUN, Wei,QIU, Jin-hao,ZANG, Xiao-yun |
초록 |
우주비행체의 밀폐 구조는 궤도상에서 오래 동안 운행하는 과정에서 우주 파편과 충돌할 수 있으며 밀폐 구조가 상이한 정도의 손상을 받을 수가 있다. 이러한 손상을 빠르게 검출하지 않고 상응한 조치를 취하지 않으면 돌이킬 수 없는 치명적인 결과로 이어질 수 있다. 우주 파편과의 충돌 위치를 감시(monitoring, 모니터링)하는 것은 우주 비행사가 정확한 복구 방법을 선택하는데 참조적인 근거를 제공할 수 있다. 유도 초음파(ultrasonic guided wave)를 기반으로 한 구조 건전성 감시(structural health monitoring, SHM) 기술을 이용하여 우주 파편과 우주 비행체 밀폐 구조 사이의 충돌 위치를 감지한다. 먼저, 아바쿠스(Abaqus) 유한 요소 시뮬레이션 소프트웨어를 이용하여 다양한 속도의 작은 쇠구슬 충격으로 실제 충격 방식에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 벽면 평판 구조에서 유도 초음파의 전파 특성을 상세하게 분석하였다. 파형요소(wavelet, 웨이블렛) 변환 방법을 이용한 신호 처리를 기반으로 층격 위치 감시에 소요되는 적절한 신호 주파수를 추출하였다. 그 다음, 신호의 상관관계에 대한 분석을 기반으로 한 충격 영상형성 알고리즘을 설계하여 정확한 충돌 위치를 확정하였다. 다양한 압전(piezoelectric, PZT) 디스크(disc) 센서 배열의 위치 결정 정확도 및 감시 효율성을 비교하고, 신뢰할 수 있는 하나의 네트워크 감시 방식을 선택하였다. 마지막으로, 실험실 환경 조건에서 우주 비행체의 벽면 평판에 대한 이러한 알고리즘의 유효성을 검증하였다. 실험 결과, 이러한 감시 시스템은 높은 정확성 및 안정성을 가지고 있었다. |