액체 추진제 로켓 엔진의 연소 불안정은 주요 설계인자이며 로켓 엔진 개발의 주된 장애요인이다, 하지만 연소 불안정은 구동 메커니즘 및 연소와 관련된 물리 현상에 대한 연구 부족으로 주로 경험적 방법 흑은 시행착오를 거쳐 해결해 왔다. 이론적 방법은 수식화 과정과 그 적용에 있어 불합리한 가정과 근사화 과정을 사용하기 때문에 치명적인 한계를 갖는다. 그리고 수치적 방법은 연소 불안정 관련 현상의 세부 모델링 과정에 문제가 있다.(중략)

저추진력 추력기라는 것은 추력이 수 N 정도, 노즐출구직경이 수 mm 정도의 소형추력기를 의미하며, 주로 인공위성을 비롯한 우주 비행체의 자세제어, 궤도천이 등의 목적을 위해 사용된다. 따라서, 저추진력 추력기의 일반적인 작동환경은 연속체 영역, 천이영역(transition flow regime), 희박영역(rarefied flow regime)을 모두 포함하므로, 기존의 연속체 유체역학에서 사용되는 Navier-Stokes 방정식을 사용할 수 없고, 분자들의 미시적인 움직임과 내부 에너지 분포를 고려한 Boltzmann 방정식을 이용한 해석을 수행하여야 한다.(중략)

KSR-III 과학로켓 개발사업의 한 분야인 추진기관 연구에 있어 가장 중심이 되는 것은 제작된 연소실의 시험/검증이라고 할 수 있다. 여러 단계의 시험 가운데에서도 엔진의 특성을 제 1차 적으로 파악하고, 시험 대상물인 엔진을 스탠드에 장착하여 시험이 가능토록 하기 위해서 모사 추진제(물) 혹은 실제 추진제를 사용하여 수력학적 특성을 알아내는 것은 매우 중요하다. 이를 위해 engineering model 엔진(이하 EM)에 대하여 액체 산소 배관은 액체 산소를, 스탠드 사정상 케로신 배관은 액체 질소를 사용한 비연소 시험을 수행하였으며, 이러한 일련의 비연소 시험을 통해 산화제 및 연료 매니폴드 각각에 대한 차압과 매니폴드를 채우는 시간을 측정하여 점화 사이클을 정의할 수 있었다.(중략)

이 연구의 목적은 한국항공우주연구소가 개발 중인 액체추진제 로켓엔진의 축소형 엔진에 대하여 인젝터 배열의 변화가 성능 및 연소특성에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 인젝터의 배열방식에 따라 방사형(radial) 및 직교형(H-type) 인젝터를 연구대상으로 하였으며 충돌각의 변화에 2차원 및 3차원 해석을 수행하였다. 로켓엔진에는 스월러 인젝터를 고려하지 않았기 때문에 인젝터의 배열 및 충돌 각은 엔진성능뿐만 아니라 연소특성에도 중요하게 영향을 미치는 인자가 된다.(중략)

국가우주개발 중장기 계획에 의거, 독자 인공위성 발사체 개발에 필요한 필수기술을 확보하기 위하여 액체추진제 로켓엔진의 개발에 대한 필요성이 대두되었으며, 이에 따라 한국항공우주연구소는 과학로켓 3호(KSR-III)에 적용하기 위한 액체추진기관을 개발하고 있다. 이러한 목적으로 kerosine/LOx를 사용하며 13톤급의 추력을 낼 수 있는 시제엔진이 설계, 제작되었으며 이 엔진에 대한 연소시험이 실시되었다. 본 연구에서는 액체추진기관 시험을 위한 일련의 진행사항, 시험방법을 소개하며, 시험을 통하여 획득한 정특성 자료 및 동특성 자료에 대하여 분석하였다.(중략)

과거 로켓엔진의 개발은 군사적, 혹은 국가 간 기술 선점을 목적으로 그 개발이 이루어져 왔으나, 최근에는 인공위성 발사, 대기관측 등 상업적 목적에 의한 개발이 두드러지고 있다. 이와 같은 상업적 로켓 개발에 있어서는 신뢰도와 경제성이 가장 중요한 요소이다. 한국항공우주연구소에서 개발중인 3단형 과학로켓(KSR-III)의 엔진은 상업적 목적의 인공위성 발사를 목표로 하여, 엔진 시스템의 단순화를 통한 신뢰도 향상과 엔진 제작비용 절감을 통한 경제성을 고려하여 개발되고 있다.(중략)

하이드라진 단기액체엔진을 장착하고 궤도에서 임무를 수행하고 있는 다목적실용 위성 추진시스템 궤도비행 초기운용 자료에 근거하여 추진제 소모율을 산정 한다. 추진시스템은 위성의 궤도각과 비행고도 조정을 위한 속도증분($\Delta$V) 및 자세제어를 위한 추력을 발생시킨다. 단기액체 추진시스템에서 추진제 소모량은 추력기 밸브의 개폐시간에 비례하고 추력 생성 효율은 추진제의 연소기 유입압력에 종속한다. 일정질량의 가압 기체 압력에 의해 연료를 공급하는 추진시스템에서 잔류 추진제 량의 감소는 연소기 유입압력의 감소를 유발하고 추진기관의 효율을 저하시키는 요인으로 작용하여 임무말기로 진행함에 따라 동일한 운동량 생성에 보다 많은 연료소모가 이루어진다.(중략)

우주추진기관의 모든 부품은 생산 시 규정된 절차를 거쳐서 작동의 이상유무를 확인하는 시험을 거친다. 우주추진기관은 특별한 경우를 제외하고는 실 비행 상태에서 시험하기가 어렵거나 불편하기 때문에 지상에서 시험을 수행하여 성능 및 안정성 등을 확인하게 된다. 지상연소시험을 수행하기 위해서는 비행용 엔진을 대상으로 엔진 메니폴드에 비행 시와 같은 조건의 추진제가 공급될 수 있게 해줘야 한다. 기존에 시험장이 이미 구축되어 있는 경우 엔진의 운용조건에 맞추어 엔진에 맞게 엔진과 시험설비 연결부분이 수정되게 된다.(중략)

For low Earth orbit, the atmosphere causes orbit altitude to decrease, If this decrease is not corrected by the satellite propulsive unit, the orbit decoys continuously unit reaches the dense atmosphere and satellite life ends. If active orbit maintenance is mode by satellite propulsive unit then fuel consumption is necessary, which must be considered in the satellite design. Especially interesting is the method for evaluating the fuel consumption role for maintenance of elliptical orbit developed in this paper.(omitted)

가스터빈엔진의 연소기는 개발 방법상 가장 시험에 의존적인 구성품 중의 하나로 성공적인 개발을 위해서는 설계자의 경험 및 수많은 시험 평가가 필수적으로 수반된다. 본 논문에서도 삼성테크윈(주)과 한국항공우주연구소에서 공동 개발중인 APU 용 연소기에 대하여 이러한 설계 및 시험 개발 연구 과정 및 결과를 중심으로 기술하였다.(중략)

국내에서 최초로 개발된 초등훈련기 KT-1의 추진기관인 터보프롭 엔진(PT6A-62)을 위한 정상상태 성능모사 및 진단 프로그램을 개발하였다. 개발된 정상상태 성능해석 프로그램의 검증을 위해 해석 결과를 엔진 제작사에서 제공한 성능 데이터 및 가스터빈 엔진의 성능모사 프로그램으로 잘 알려진 GASTURB와 비교하였다.(중략)

램제트 엔진에 대한 기초 연구로서 양쪽 대칭의 공기 흡입구를 갖는 2차원 형태의 램제트엔진 연소기를 제작하여 그 특성을 분석하였다. 실험은 흡입공기의 연소실내 유입각도와 연소실내의 도움 위치에 따른 연소실 형상을 바꾸어가며 연소기내의 유동특성을 살펴보았다. 이를 위하여 고속 유동장의 2차원 평면 속도 분포를 측정할 수 있는 two color PIV 기법을 개발하였다. 이 기법은 다른 색의 두 레이저빔을 사용하여 방향성의 문제를 해결하며, 이미지의 색 분리에 따른 거의 완벽한 cross-correlation이 가능하며 높은 single-to-noise 비를 얻게 됨으로써 dynamic range의 증가가 가능해지며, 조사 영역 안에 존재해야 하는 입자 쌍의 수가 줄어들게 된다.(중략)

가스터빈 연소기의 연소 효율을 높이기 위해서는 연료와 공기의 충분한 혼합이 필요하다. 연료와 흡입되는 공기의 혼합은 큰 스케일의 난류 성분보다는 오히려 연소기내에서 국부적으로 작용하는 작은 스케일의 난류 성분에 크게 지배를 받게된다. 이러한 혼합 촉진을 위해 연료와 공기의 경계면에서의 운동에너지를 증가시키는 방법은 압력의 손실을 가져오게 되지만 혼합의 촉진에 의한 완전연소와 저 NOx화는 더 큰 이익을 가져다 준다.(중략)

두 개의 사각형 유입구가 $90^{\cire}$의 각도를 이루고 있는 액체 램제트 엔진의 연소실 형상을 최적화하기 위해서 수조를 이용한 연소실 유동 계측 실험을 수행하였다. 공기 유입구의 연소실 유입 각도는 $30^{\cire}$, $45^{\cire}$ 및 $60^{\cire}$인 세 가지 형상의 연소실 모형을 제작하였으며, 각각의 유입 각도에 대하여 연소실 재순환 영역의 크기를 5가지로 변화시킬 수 있도록 모형을 제작하였다. 그리고 연소실의 배면은 돔의 형태로 하여 재순환이 잘 이루어지도록 모형을 제작하였으며, 유입구에서 연소실로 들어가는 유동의 안정화를 위해 안내깃을 세 개 설치하여 실험하였다.(중략)

항공기 가스 터어빈 엔진의 공기 열역학적 특성을 분석하고 예측하기 위한 simulation program이 KARI-ONEP (Korea Aerospace Research Institute -ON-design Engine Program)의 이름으로 개발되었다. 이 program은 on-design cycle analysis를 위한 것으로서 program의 수행에 필요한 엔진 구성요소별 특성 치 data인 input data를 생성하는 input data generator인 KARI-ONEPi와 cycle analysis를 수행하는 주 program인 KARI_ONEPe로 구성이 되어있다.(중략)

초음속 비행체 및 극음속 성층권 비행체용 추진기관으로의 사용이 검토되고 있는 차세대 추진기관들을 산화제 공급방식에 따라 공기흡입 엔진, 로켓 엔진 및 복합사이클 엔진으로 분류하여 엔진의 구성방식 및 추진특성들을 기술하였다. 공기흡입 엔진은 저고도에서의 성능이 우수하고 재사용이 가능 하지만 공기 밀도가 낮은 고 고도 영역에서의 성능이 좋지 않으며 로켓 엔진은 넓은 고도영역에서 사용이 가능한 반면 낮은 비추력 및 고비용 발사체계 등과 같은 단점들을 가지고 있다.(중략)

산업용 가스터빈에서 대기로 방출되는 배기열을 효과적으로 이용하기 위한 역 브레이튼 사이클 가스터빈(Reverse Brayton Cycle Gas Turbine) 엔진의 출력과 비연료 소비율 및 열효율을 기본 브레이튼 사이클 엔진, 재열사이클에 역 브레이튼 사이클을 추가한 엔진, 역 브레이튼 사이클에 중간냉각기를 추가한 엔진의 출력, 비연료 소비율 및 열효율을 비교하였다.(중략)

가스 터빈 엔진의 주요 구성품의 하나인 압축기는 입구 유동 조건의 변화에 따른 성능 변화가 민감하므로 엔진 성능 예측 시 압축기 성능은 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 압축기 내의 유동은 본질적으로 비정상 유동이며 역압력 구배에서 작동하는 점에서 해석이 어려운 것으로 알려져 있지만 최근 컴퓨터의 비약적인 발전에 힘입어 전산유체역학(CFD)을 이용한 압축기 익렬 유동해석에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 이러한 연구는 설계 점 주위의 조건, 즉 압축기 익렬에 대한 입사각이 그다지 크지 않은 경우에 대한 것이 거의 대부분이다.(중략)

2개의 경사 충격파와 하나의 수직 충격파로 초음속 유동을 압축하는 초음속 공기 흡입구의 수치적 연구를 수행하였다. 지배방정식으로는 Navier-Stokes방정식을 사용하였고 난류모델로는 SST 모델을 사용하였다. 지배방정식의 점성항 계산에는 중심차분법을 사용하였고 대류항 계산에는 풍상차분법인 Roe의 FDS기법을 MUSCL기법과 결합하여 이용하였다. 유한 체적법을 이용하여 차분된 방정식은 LU분할 기법을 이용한 완전 내재적 방법으로 2차 정확도 시간 적분으로 비정상 과정의 연구를 수행하였다. 흡입구 배압을 정해주어야 하는 어려움을 해결하기 위해 흡입구 후면에 노즐을 달고 노즐의 면적을 조절하여 배압이 형성되도록 하였다.(중략)

Thrust Cut-Off 시스템은 로켓 발사체의 분리시의 충격에 의한 비행방향오차 및 비행거리를 감소하고 Pay-Load 부에 추진력을 증가시키고 분리된 추진 기관부의 낙하위치 예측을 용이하게 한다. 이와 같이 중요한 역할을 하게되는 Thrust Cut-Off 시스템에서 스냅링은 핵심적인 역할을 하게 된다. 정상적인 추진체의 작동 시에는 고압의 연소가스를 지탱하고 분리 시에는 쉽게 분리되어 연소가스를 역 분사 시켜야한다.(중략)

고체 추진제에서 연소실 압력이 급격히 변하는 비정상 상태에서의 연소 특성은 정상 상태와 다른 경향을 보인다. 고체 추진 시스템에서 안정적이고 필요한 성능을 얻기 위해서는 이러한 비정상 상태에서 일어나는 현상에 대한 예측이 필요하다. 고체 추진제에서 비정상 연소는 크게 두 가지 경우에 나타나게 된다. 그 중 하나는 소염을 위하여 연소실내 압력강하가 일어나는 경우이며, 다른 하나는 점화 후 압력이 상승하는 경우이다. 급격한 압력 강하로 인한 고체 추진제의 소염에 대하여 그 동안 많은 연구들이 진행되었다.(중략)

대표적인 잠수함 발사 유도탄의 수중에서의 발사 개념에 대한 기술 동향을 분석하였다. 세계 각 국의 수중 발사 유도탄 중 발사 형태가 특히 다른 Tomahawk, Sub Hapoon, Exocet SM39 유도탄에 대하여 그 발사 방법에 따른 기술 동향과 장단점을 비교 분석하였다. 대표적인 서방 세계 수중 발사 유도탄인 Tomahawk는 여러 가지 다른 형태가 있지만 잠수함 발사는 Wet Capsule에 의해 보호되며 어뢰 발사관을 이용하여 압축수에 의해 수중으로 배출되는데 잠수함과의 안전거리에서 견일줄이 유도탄 진행에 따라 장력을 발생 부스터를 점화시킨다. 이 부스터에 의해 수면까지 부상하며 부스터에 설치되어 있는 수중궤적 제어용 Jet-Tab이 수중운동을 제어한다. 수면에서 부스터의 추진력에 의해 대기로 진입하는데 일정속도 이상으로 가속된 후 부스터를 분리시키며 Turbo 엔진이 점화되어 계속 비행하게 된다.(중략)

실제 추진기관에서 비추력 성능에 미치는 열/유동현상은 이상 유동(ideal flow)과는 달리, 추진기관의 특성에 따라 다양한 열/유동손실이 나타나며, 연소시험 시에는 이러한 성능 손실 인자들이 복합적으로 작용하여 나타나는 추력이 측정된다. 따라서 임의의 추진기관을 새롭게 성능 설계할 때에 부딪히는 문제중의 하나는 추력 손실 양을 정량화 시키는 일이다. 그런데 고체 추진기관은 복잡한 물리적인 현상들이 복합되어 작동되기 때문에 lump parameter로 간단히 추력 손실을 예측하는 것은 매우 어려운 일이다.(중략)

본 연구에서는 풍력발전기용 복합재 회전날개의 설계단계에서 공력 설계 후 결정되어진 공력 형상을 기초로 하여 구조적 형상설계를 수행 할 때에 여러 가지 경우의 형상을 해석하여 이중 설계요구조건에 적합한 경우를 채택하는 시행착오 방법으로 인한 비효율적인 요소를 배재 하기 위해 고전 적층판 이론을 기초로 한 해석 프로그램을 사용하여 예비설계를 수행하는 수정된 설계절차를 제안하였으며 예비설계단계에서 신속하고 신뢰성 있는 해석결과를 얻을 수 있었다.(중략)

본 연구에서는 풍력발전용 복합재 회전날개의 개념설계 및 상세 설계 과정에서 고려하지 않았던 특수 하중 조건에 대한 유한요소해석을 통해 회전날개의 구조적 안전성을 확인하였다. 하중조건으로는 IEC1400-1 국제규격을 기초한 GL 인증규격에 정의된 것으로 대기온도변화에 의한 열 응력 효과로 $40^{\cire}$ 에서 경화시킨 후 운용되는 환경조건이 $-20^{\cire}$ 인 경우를 고려하였으며, 실제 운용중의 회전날개 표면에 발생 할 수 있는 결빙에 따른 하중증가 효과, 그리고 풍력발전기의 급작스런 정지와 정상 작동 중에 순간적인 돌풍 및 발전기 고장 등으로 발생되는 동적 하중증가 효과 등을 고려하였다.(중략)

HTPB/AP/AI 추진제는 none-reinforcing filler가 다량 함유되어 있어 기계적 특성은 바인더와 고체 충진제의 계면 접착력에 따라 크게 영향을 받으며 이를 향상시키기 위해 결합제의 연구가 다수 진행되었고 추진제의 인장 변형율을 증가시키기 위해 HTPB의 관능기수에 따른 가교밀도, 경화제와 경화촉매, 가소제등 최적의 바인더조성을 위해 가능한 원료 및 함량 연구에 많은 노력을 기울여 왔다. 또한 추진제의 주원료로서 AP는 추진제의 성능 및 내탄도 관점에서 입자크기에 따른 연소특성 및 고성능을 위한 충전 분율에 대해 주로 연구되었으며 특히 Oberth와 Farris는 고체추진제 분야에서 많은 업적을 이루었다.(중략)

추진제의 폭연 특성을 실험실 규모로 측정하는 시험방법으로 NAWC에서 개발한 BIC (Ballistic Impact Chamber) 시험과 SNPE에서 개발한 Shotgun/RQ Bomb 시험이 있다. SNPE에서는 화약과 추진제가 UNO 위험등급 분류체계에서 1.6급수(우연한 개시나 반응의 전환 가능성이 거의 없는 매우 둔감한 물질)로 분류되는 기준을 UN Test Series 7c(ii)에 탄속 150m/s에서 dP/dt가 15MPa 이내로 규정하고 있다.(중략)

일반적인 소형 고체로켓의 모터 내에는 연료 첨가제로써 알루미늄이 함유되는데, 연소 시 산화된 이 성분은 액적 상태로 이동하여 노즐부내에 이상유동장을 형성시킨다. 이러한 산화알루미늄입자는 노즐벽면에 충돌, 점착하여 기계적, 열적 에너지전달을 일으키며 노즐벽면의 삭마를 유발시키는 한편, 가스유동과의 속도 차, 온도차로 인해 저항요소로 작용하면서 노즐의 추력 성능 손실에 간접, 직접적인 원인이 된다.(중략)

초음속 충돌제트(impinging jet)의 열 및 운동량 전달(heat and momentum transfer)은 로켓의 이ㆍ착륙, 다단 로켓의 분리, 로켓의 방향조절을 위해 배기 노즐에 부착되는 제트 베인(jet vane)이나 스포일러 탭(spoiler tab), 수직/단거리 이착륙기의 발진, 미사일 발사시스템, 전투기 동체, 날개, 후미 부분에서 발사되는 미사일의 배기가스가 주변장치 등에 충돌할 때 발생되는 문제점 등을 사전 예측하여 관련장비의 설계 둥에 유용한 자료로 이용된다. 따라서 이에 대한 기초 연구로서 초음속 유동 실험장치를 이용하여 마하수(Mach Number) 1.0 및 1.8인 경우에 대하여 수직/경사평판에서 팽창 비, 거리, 경사각에 따른 충돌 면에서의 단열 벽면온도를 측정하였다. (중략)

3단형 과학로켓의 고체모타의 내부 유동을 추진제의 연소에 따라 내부형상이 변화하는 과정에 대해 수치해석 하였다. 추진제는 표면에서 균일하게 연소된다고 가정하였으며 연소거리가 0.1mm, 30mm, 60mm, 90mm인 경우의 고체모타 내부 물리량 변화를 관찰하였다. 연소가 진행되며 잠입형 노즐의 위 부분에 큰 재순환 영역이 생기는 것이 관찰되었으며 노즐에 작용하는 압력 힘을 구하여 본 결과 노즐부의 모멘트 힘은 크지 않은 것으로 판명되었다.(중략)

고압의 공기를 노즐을 통하여 가속시켜. 노즐 출구로부터 방출하는 경우 제트 경계부근에서 발생하는 강한 전단작용과 제트 내부에서 발생하는 압력강하로 인하여 주변의 기체가 제트유동으로 유입하게 된다. 이러한 원리를 응용한 대표적 유체기계로 이젝터를 들 수 있다. 최근 이젝터 시스템은 각종 플랜트 시설, 냉공조 시설, 고도시뮬레이션 장치뿐만 아니라 건설장비 등에까지 다양하게 응용되고 있다.(중략)

극초음속 공기 흡입 추진기관에 대한 기초연구로서 본 논문은 단순 구조의 초음속 제트 화염을 기반으로 하는 초음속 연소기내에서의 유동과 연소 특성에 대한 충격파의 역할을 고찰하였다. 기존에 수행된 실험 결과와 최근에 외국에서 발표될 계산 결과를 토대로 초음속 연소기내에서의 충격파 역할을 체계적으로 정리해 보고자 함이 본 연구 발표의 목적이다.(중략)

추력 편향제어(Thrust Vector Control)는 위성 발사체나 대륙간 탄도 미사일과 같이 공기가 희박한 고 고도에서의 비행자세 제어와 궤도수정, 지대공이나 함대공 유도탄처럼 발사 직후 저속에서 임의의 방향으로 급선회해야 할 경우에 노즐의 배출가스 방향을 직접 조절하여 모멘트를 발생시키는 제어방식을 말한다. 이 방식 중 널리 사용되고 있는 제트 베인 추력 편향제어방식은 베인이 직접 고온, 고속의 가스 흐름내에서 작용하기 때문에 재료는 내열성과 제트 베인 주위에 형성되는 유동 특성, 그리고 베인간의 유동 간섭이 중요한 인자이다. 그러므로, 제트 베인의 실용화는 수치해석에 의존하던 개발 초기나 중기의 설계 단계에서 벗어나 실제 크기나 축소모델의 유동 모사 시험에 의해 성능이 검증되어야 한다.(중략)

천음속 또는 초음속 유동이 유동장의 하류에서 부여되는 압력조건에 의하여 감속되는 경우나, 유동방향의 갑작스런 변화를 요구하는 물체 혹은 벽면이 존재하는 경우에 발생한 충격파는 벽면을 따라 발생하는 층류 혹은 난류 경계층과 복잡한 상호간섭 (interaction)을 일으켜 충격파에 의한 박리 발생, 충격파 하류에 새로운 충격파 발생, 충격파가 큰 진폭으로 진동하게 되는 현상 등을 발생시킨다. 이러한 간섭현상은 고속유동이 통과하는 유체요소나 유체기기의 성능을 좌우하는 매우 중요한 유동현상으로, 유체기계의 설계 시 사전에 고려되어야 할 중요한 공학적 문제이다.(중략)

일반적으로 노즐 입구의 압력과 배압의 비가 어떤 임계값보다 큰 경우에 축소확대 노즐을 통하는 유동은 노즐목에서 초크하며, 노즐출구에서는 용이하게 초음속으로 된다. 노즐을 통하여 초음속으로 방출되는 제트유동에 관해서는 현재까지 많은 연구가 수행되었다. 이들 연구에 의하면 노즐 압력 비에 따라 노즐출구에서의 유동상태(즉 과팽창, 적정팽창, 부족팽창상태)가 결정되며, 노즐출구로부터 하류의 초음속 제트유동에서 발생하는 충격파 구조 및 위치, 제트경계의 구조 그리고 제트의 코어 등 유동의 기구가 비교적 상세하게 알려져 있다.(중략)

최근 개발되고 있는 고속회전기계들은 무게 절감과 성능을 높이기 위해 그 크기가 소형화되고, 높은 회전수를 갖는 경향이 있으며, 이로 인하여 기계의 운전속도가 회전체의 1차 굽힘 위험속도(Critical Speed) 이상에서 운전하는 경우가 빈번히 발생되고 있다. 위험속도를 통과하는 고속회전기계 개발에 있어 가장 중요하게 고려되고 있는 회전체진동 문제는 정밀 제작 및 조립, 좋은 성능의 댐퍼 설계, 그리고 고속회전체 밸런싱 (High Speed Balancing) 작업등을 통하여 더 이상 회전기계 개발의 장애요인이 아닌 것으로 점차 인식되어 가고 있다.(중략)

축류 압축기 블레이드(blade)와 베인(vane)이 정하중(static load)에서 충분한 강도를 지니고 있더라도 반복하중이나 교번하중을 받게되면, 그 하중이 작더라도 파괴가 일어날 수 있다. 축류 압축기 블레이드와 베인의 피로파괴(fatigue failure) 현상은 개발 중인 가스터빈엔진 뿐만 아니라 현재 운용중인 엔진에서도 발생할 수 있는 엔진손상의 주요 원인이다. 블레이드나 베인의 동적 안정성 평가는 에어포일(airfoil)의 피로특성과 엔진운용조건에 따라서 발생하는 복잡한 공력가진과의 연관성을 고려하여 수행되어야 하기 때문에, 해석과 구성품 시험을 통하여 우선적으로 강도 평가를 실시하여야 한다.(중략)

터보기기에서 압축기를 통과한 공기는 압력이 증가하지만 온도가 따라서 증가하여 여러 단을 거쳐 높은 압축 비를 요구할 경우에는 압축기의 단단 사이에 열교환기 (intercooler)를 장착하여 다음 단으로 유입되는 공기의 온도를 낮추고 공기 중에 섞여있는 수분을 제거함으로써 터보기기의 전체적인 효율을 상당히 증가시킬 수 있다.(중략)

터어빈 블레이드의 경우 제작 또는 설계상의 이유로 뭉툭한 끝단을 가질 수밖에 없게 되는데, 이로 인하여 같은 터보기계인 압축기 블레이드의 경우와는 다르게 블레이드 끝단에서 끝단 와류(Trailing edge vortex)가 발생하게 된다. 이 와류는 블레이드의 손실 증가, 고주파 음파의 생성, 국부적으로 매우 큰 열 전달 및 에너지분산 등 터빈 블레이드의 성능에 좋지 못한 영향을 미치게 된다. 또한 와류와 충격파와의 간섭효과 둥이 존재하는 경우에는 매우 복잡한 유동장을 형성하며 심한 유동 구배가 존재하게 되므로 고해상도의 수치해석 방법이 아니고서는 이를 수치적으로 해석하기가 쉽지 않다.(중략)

선형 터빈 익렬에 유입되는 자유흐름 난류 강도의 변화에 따른, 터빈 블레이드에서의 대류 열전달 현상에 대한 연구를 수행하였다. 익렬은 5개의 볼레이드를 선형으로 배치하여 구성하였으며, 현의 길이에 근거한 레이놀즈 수는 2.5${\times}$$10^5$, 3.5${\times}$$10^5$ 이다. 자유 흐름의 난류 강도는 익렬의 도입부에 설치된 격자의 형상에 따라 1.3%, 3.7%, 7.0%, 7.8%의 값을 나타내었다. 자유흐름의 난류강도는 정온 열선유속계로 측정하였으며, 블레이드 표면 온도 분포는 열전대를 사용하여 측정하고, 금속박판을 사용하여 균일한 열유속을 공급하였다.(중략)