Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers (한국추진공학회지)

The Korean Society of Propulsion Engineers (한국추진공학회)
권호 표지

Model Scramjet Engine Design for Ground Test

지상시험용 모델 스크램제트 엔진의 설계

  • 강상훈 (한국항공우주연구원 첨단추진기관팀) ;
  • 이양지 (한국항공우주연구원 첨단추진기관팀) ;
  • 양수석 (한국항공우주연구원 첨단추진기관팀)
  • Published : 2007.10.30
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Abstract

Scramjet engine is one of the most promising propulsion systems for future transport. For the ground test with T4 shock tunnel, model scramjet engine is designed. Design flight Mach number is 7.6 and flight altitude is 30km. Engine intake is designed by Levenberg-Marquardt optimization method and Korkegi relation. Furthermore, cowl cut out region is installed by the rule of Kantrowitz limit. Inside the combustor, cavity type flame holder is installed. Cavity is designed by Rayleigh line relation and PSR model. Numerical analysis is performed for the design confirm.

미래형 추진기관으로 주목받고 있는 스크램제트 엔진의 지상시험을 위해 시험모델을 설계하였다. 설계 마하수는 7.6, 고도는 30km로 두었으며 4개의 충격파를 흡입구에 배치하였다. 엔진의 흡입구는 Levenberg-Marquardt 최적화 기법, Korkegi 관계식을 이용하여 설계하였으며 연소기는 연료-공기 혼합 증진을 통하여 고연소효율 및 연소기 길이 단축을 구현할 수 있도록 설계하였다. 성능검증을 위한 전산해석에서 흡입구는 받음각 ${\pm}4^{\circ}$에서도 적절한 충격파배치를 보였으며 연소기는 공동을 설치하였을 때 연소효율이 향상됨을 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 강상훈, 이양지, 양수석, "스크램제트 엔진 흡입구의 기본 설계 연구," 한국추진공학회지, 제9권, 제3호, 2005, pp.38-48
  2. 강상훈, 신훈범, 양수석, "스크램제트 엔진 흡입구의 설계 및 3차원 성능해석," 한국추진공학회 추계학술대회 논문집, 2006, pp.339-343
  3. Swithenbank, J., "Hypersonic air-breathing propulsion," Progresses in Aeronautical Sciences, Vol. 8, 1966, pp.229-294
  4. Zarchan, P., Scramjet Propulsion, Progress in Astronautics and Aeronautics, vol. 189, 2000
  5. 최정열, "스크램제트 연소기의 비정상 연소현상," 한국추진공학회 춘계학술대회 논문집, 2005, pp.364-367
  6. 정은주, 정인석, "공동주위 분사위체에 따른 초음속 연소 유동해석," 한국추진공학회 춘계학술대회 논문집, 2005, pp.368-373
  7. 오주영, 배영우, 김기수, 전영진, 이재우, 변영환, "Cavity를 이용한 초음속 연소기 내의 혼합특성," 한국추진공학회 춘계학술대회 논문집, 2005, pp.359-363
  8. Craddock, C., Computational Optimization of Scramjets and Shock Tunnel Nozzles, Ph.D. thesis, The University of Queensland, 1999
  9. Paull, A., Stalker, R. J., and Mee, D. J., "Experiments on supersonic combustion ramjet propulsion in a shock tunnel," Journal of Fluid Mechanics, Vol. 296, 1995, pp.159-183 https://doi.org/10.1017/S0022112095002096
  10. Odam, J., Scramjet Experiments using Radical Farming, Ph.D. thesis, The University of Queensland, 2004
  11. Davis, D. L. and Bowersox, R. W., ''Stirred Reactor Analysis of Cavity Flame Holders for Scramjets'', AIAA Paper 1997-3274, 1997
  12. Mitani, T. and Izumikawa, M., ''Criteria for Flame Holding in H2-Fueled Scramjet Engines'', Proceedings of the Combustion Institute, Vol. 28, 2000, pp.689-695
  13. Yu, K., Wilson, K. J. and Schadow, K. C., ''Experimatal Investigation on Dual-Puspose Cavity in Supersonic Reacting Flows'', AIAA Paper 1998-0723, 1998
  14. Ben-Yaker, A. and Hanson, R. K., ''Cavity Flameholders For Ignition and Flame Stabilizaion in Scramjets: Review and Experimental Study'', AIAA Paper 1998-3122, 1998