노화된 점화장치의 신뢰도 및 저장수명 예측
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2021
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Korean
주제어
KDC
550
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학술저널
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33-33(1쪽)
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점화장치는 고체 추진기관에 열, 압력과 같은 에너지를 전달하는 장치로 작동 시 가장 먼저 동작하는 파이로 장치이다. 일반적으로 점화장치가 포함된 고체 추진기관의 경우 질소가 충전된 보관함 안이나 항온/항습이 유지되는 환경에서 저장되지만, 국방 분야의 특성상 고체 추진기관이 사용되기까지 매우 오랜 시간이 소요되기 때문에 내부 화공품에서 노화가 발생하기도 한다. 이 경우 화학적인 노화로 인하여 발생한 점화지연으로 인해 위력이나 감도가 감소하기도 하고, 점화 실패로 인한 임무 실패와 같은 고장이 발생하기도 한다. 국내에서는 이러한 화공품에 대해 저장탄약신뢰성평가(Ammunition Stockpile Reliability Program, ASRP)를 수행하여 설계 수명의 입증이나 연장하는 업무를 진행하고 있다.
본 연구에서는 이러한 ASRP 업무의 일환으로 유도무기에 장착되어 장기간 보관된 점화장치의 수명에 관한 연구를 수행하였다. ASRP 업무를 위해 AIAA(American Institute of Aeronautics and Astronautics) Standard 및 미국 MIL-STD를 기반으로 ASRP 업무 절차를 연구하였으며, 여러 규격을 바탕으로 수명 평가 절차를 수립하였다. 수립된 절차에 따라 전기적/물리적 변화가 있는지 확인하였으며, 비 파괴 검사를 수행하여 내부의 물리적인 고장 발생 여부를 확인하였다. 또한, 성능 변화 여부를 확인하기 위해 CBT(Closed Bomb Test)를 수행하여 점화지연시간(Ignition Delay Time), 최대압력(Maximum Pressure) 등의 성능 변수를 측정하였다. 성능 시험결과를 바탕으로 생산 당시의 성능 시험 데이터와 비교/분석을 실시하였으며, 현재 상태에서의 신뢰도 및 시간에 따른 신뢰도 변화를 확인하였다. 이 때, 부족한 데이터의 수를 보완하기 위해 베이지안 기법을 적용하여 신뢰도 및 수명을 추정하였다.
The initiating devices is a pyrotechnic mechanical devices(PMD) that operates first when solid rocket motor is activated by transferring energy such as heat and pressure. In general, solid rocket with an initiating device are stored in a storage box filled with nitrogen or in an environment where constant temperature/humidity is maintained. But, in some cases, aging causing degradation of charge in order to long time storage is occurred. In this case, power or sensitivity decrease and mission failure due to ignition failure may be happened to ignition delay caused by chemical aging. For this problem, Ammunition Stockpile Reliability Program(ASRP) is performed on these products to verify or extend the design life.
In this study, a study is conducted on the life of the initiating device mounted on a rocket motors and stored for a long time as part of this ASRP task. First of all, the procedure to evaluate the remaining shelf life is studied and established based on AIAA(American Institute of Aeronautics and Astronautics) Standard and the US MIL-STD, etc. According to this procedure, initiating devices is checked for electrical/physical changes, and non-destructive testing is performed to identify whether an internal physical failure occurred. After that, CBT(Closed Bomb Test) is performed to measure the performance change by recording performance variables such as ignition delay time and maximum pressure. Based on the performance test results is compared with the performance test data at the time of production and analyzed the reliability in the current state and the change depend on time. At this analysis, Bayesian approach is used to compensate for insufficient number of data.
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