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유체역학 Fluid Mechanics |
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누리호 2차 발사 64초 후 로켓이 최대동압점을 통과하는 모습.
(영상 1분 12초, 상공 11km) |
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1. 개요
최대동압점( 最 大 動 壓 點, point of the maximum dynamic pressure) 또는 맥스큐(Max-Q)란 항공우주공학 용어로, 대기권에서 비행하는 로켓 등 발사체 주변의 동압이 최대가 되는 지점을 가리킨다.동압(dynamic pressure)은 유체의 흐름에 의하여 생기는 압력으로, 단위부피당 유체의 운동에너지를 압력으로 나타낸 것이다.[1] 고도가 상승함에 따라 공기밀도가 작아지지만 로켓의 속력 역시 증가하기 때문에 어느 특정한 순간 속력의 제곱과 밀도의 곱이 최댓값을 가지게 되며, 이때가 바로 맥스큐가 된다. 따라서 유무인 로켓이 대기 상층부에 진입하는 과정 중, 이 구간을 통과 시 비행 구조체가 가장 큰 외력을 받는다.
2. 구간
지구상에서 최대동압은 이론적으로 고도 5km~15km 구간으로 알려져 있으나, 상공의 공기 밀도는 물론 로켓의 상승 속도, 외부 형상과 비행 자세 등에 따라 차이를 보인다. 예로, 아폴로 우주선을 실어나르는 새턴 V의 경우 지상에서 13~14km 구간, 우주왕복선과 스페이스X 팰컨9 경우는 고도 약 11km 전후에 주로 발생된다고 한다.3. 사례
1986년 1월 28일에 발생한 챌린저호 참사를 다룬 몇몇 과학 프로그램에서, 챌린저호가 최대동압점을 통과할 때 선체에 받은 충격이 더해지면서 우측 고체로켓 부스터의 연소실 틈새를 더 확장시켜 폭발에 이르게 된 상황을 설명하기도 했다(영상 유관부 3:56-5:16 및 30:29-37:49).[2]| The Challenger Space Shuttle Disaster Documentary |
2022년 8월 4일(미국 현지시간) 미국 플로리다주 케이프 커내버럴 우주군 기지에서 발사된 한국 최초의 달 탐사 궤도선 다누리가 이륙 1분 11초 후 상공 11.9km에 이르러 MAX-Q 구간(동그라미 표식)에 들어가고 7~8초를 더 지나 14.8km 부근에서 MAX-Q 구간을 빠지는 스페이스X 팰컨9 비행 과정을 아래의 생중계 영상에서 볼 수 있다.
| 다누리 발사 순간! 환호성이 터졌다 (라이브포착) / SBS |