Wave Drag Reduction due to Repetitive Laser Pulses

반복 레이저 펄스를 이용한 초음속 비행체의 항력저감

Wave drag reduction due to the repetitive laser induced energy deposition over a flat-nosed cylinder is experimentally conducted in this study. Irradiated laser pulses are focused by a convex lens installed in side of the in-draft wind tunnel of Mach 1.94. The maximum frequency of the energy deposition is limited up to 80. Time-averaged drag force is measured using a low friction piston which was backed by a load cell in a cavity as a controlled pressure. Stagnation pressure history, which is measured at the nose of the model, is synchronized with corresponding sequential schlieren images. With cylinder model, amount of drag reduction is linearly increased with input laser power. The power gain only depends upon the pulse energy. A drag reduction about 21% which corresponds to power gain of energy deposition of approximately 10 was obtained.

본 연구에서는 초음속 비행체의 조파저항을 감소시키기 위하여, 최대 주파수 80 kHz의 반복 레이저 펄스에 의해 야기된 에너지 부가법에 관한 실험적 연구가 수행된다. 기류 마하수 1.94의 흡입식 초음속 풍동의 바깥에 설치된 초점렌즈에 의하여 레이저 펄스가 실린더 모델 전단부에 집약된다. 시간변동 항력과 정체압력은 로드셀과 PCB 압력센서에 의해서 측정되며, 동시에 고속 카메라를 이용하여 가시화가 수행된다. 본 연구의 결과로부터, 레이저 펄스 에너지 부가에 의한 항력 저감량은 레이저 펄스 주파수가 증가할 때, 최대 21%까지 거의 선형적으로 증가하였다. 부가 에너지 효율은 레이저 펄스 에너지에만 의존하는 결과를 얻었으며, 최대 1000%까지 달성되었다.