항공우주공학 Gravity Turn 궤적 분석 최대 고도 및 수평거리 산출 연구

1. 서론

로켓 발사체의 궤적 설계는 임무 성공에 직결되는 중요한 요소다. 특히 궤도 진입 과정에서의 궤적 제어는 연료 효율과 안정성을 좌우한다. 본 연구는 Gravity Turn 궤적을 중점적으로 분석하여, 최대 고도와 수평거리를 정확하게 산출하는 것을 목표로 한다. Gravity Turn은 엔진 연소 종료 후, 추력 벡터를 변경하지 않고 중력만을 이용하여 궤도를 형성하는 방식이다. 이는 비교적 간단한 제어 방식이지만, 중력, 대기 저항, 그리고 발사체의 질량 변화 등 여러 요인이 복합적으로 작용하여 궤적을 예측하기가 쉽지 않다. 따라서, Gravity Turn 궤적의 특징을 정확하게 이해하고 수치적으로 분석하는 것은 발사체 설계 및 임무 계획 수립에 필수적이다. 이 연구에서는 Gravity Turn 궤적을 수학적으로 모델링하고, 이 모델을 이용하여 최대 고도와 수평거리를 계산한다. 또한, 다양한 시뮬레이션을 수행하여 계산 결과의 정확성을 검증하고, Gravity Turn 궤적의 특성을 면밀히 분석할 것이다. 이를 통해 발사체 설계의 최적화 방안을 제시하고자 한다. 구체적으로는 지구 중력을 고려한 2차원 운동 방정식을 기반으로 모델을 구축하고, 공기 밀도와 …