This paper deals with dynamic instability of slender rocket-propelled flying bodies, such as launch vehicle and advances missiles subjected to aerodynamic loads and an end rocket thrust. A flying body is simplified into a uniform free-free beam subjected to an end follower thrust. Two types of aerodynamic loads are assumed in the stability analysis. Firstly, it is assumed that two concentrated aerodynamic loads act on the flying body at its nose and tail. Secondly, to take account of effect of unsteady flow due to motion of a flexible flying body, aerodynamic load is estimated by the slender body approximation. Extended Hamilton's principle is applied to the considered beam for deriving the equation of motion. Application of FEM yields standardeigen-value problem. Dynamic stability of the beam is determined by the sign of the real part of the complex eigen-values. If aerodynamic loads are concentrated loads that act on the flying body at its nose and tail, the flutter thrust decreases by about 10% in comparison with the flutter thrust of free-free beam subjected only to an end follower thrust. If aerodynamic loads are distributed along the longitudinal axis of the flying body, the flutter thrust decreases by about 70% in comparison with the flutter thrust of free-free beam under an end follower thrust. It is found that the flutter thrust is reduced considerably if the aerodynamic loads are taken into account in addition to an end rocket thrust in the stability analysis of slender rocket-propelled flying bodies.

Accurate description of starting transient history allows and justifies the use of small margin of safety for the engine parts, resulting in high motor mass ratio in addition to satisfying the control and guidance requirements of the vehicle. Studies have been carried out for the prediction and reduction of ignition peak and pressure-rise rate during the starting transient of solid rocket motors. Numerical studies have been carried out using a two dimensional Navier-Stokes solver. It has been inferred through the parametric studies that, in the case of solid rocket motors with uniform port, high ignition peak is observed at high spread rate and low pressure-rise rate. In the case of the port with sudden expansion configuration, high ignition peak is observed at relatively high average spread rate and high-pressure rise rate. These studies are expected to aid the designer in reducing the ignition peak by altering the propellant properties or igniter characteristics without sacrificing the motor performance.

램제트 및 스크램 제트 엔진의 개발을 위한 초음속 지상 추진 시험설비는 고고도, 고속 비행 조건을 모사하기 위해 고도 및 마하수에 따른 공기의 전압력과 전온도, 연소실 유입공기의 산소 농도 및 비열비 등의 조건을 구현할 수 있어야 한다. 그리고 비행체에서 발생하는 경사충격파의 영향을 모사할 수 있어야 한다. 본 연구에서 설계한 지상 추진 시험 설비는 초음속 자유 제트 불어내기(Supersonic free-jet blowdown)방식으로, 고압공기 공급원(최대 가압 압력 32MPa), 가열기(Vitiation 타입), 초음속 디퓨저, 이젝터 및 시험부(노즐 출구=200mm$\times$200mm)등으로 구성되어 있다.

The feasibility of hybrid motor as a first stage of the air launch vehicle is investigated, and the result shows the hybrid motor can replace the solid motor. Optimal design study has been performed for the hybrid motor as a first stage of nanosat air launch vehicle. The first stage hybrid motor of the nanosat air launch vehicle, which uses the F-4E Phantom as a mother plane is designed for given mission requirements. Selected design variables are the number of ports, the initial oxidizer flux, the combustion chamber pressure, and the nozzle expansion ratio. The design results show that a hybrid motor can be successfully applicable to very small air launch vehicles which have severe physical constraints of length and diameter imposed by the mother plane.

베어링/실 시험설비 (BST)는 다양한 매체 (물, 액체질소, 액체산소)에서 액체로켓 엔진의 터보펌프를 위한 베어링과 실을 시험하기 위한 장비이다. 베어링 성능특성 시험은 베어링을 통과하는 냉각 유량과 축 방향 및 반경방향의 하중을 모사하여 시험이 수행된다. 실 시험의 목적은 실을 통과하는 누수량과 시간에 따른 누수량의 변화를 결정하기 위함이다.

가압방식 로켓추진기관시스템의 작동점 변화 추적을 위하여 각 추진제 탱크의 압력, 수위 및 비행 가속도로부터 각 추진제질유량, 연소실압력을 계산할 수 있는 직접상사모델을 만들었다. KSR-III의 비행시험결과 예로 분석하였으며, 이 계산모델을 통하여 가압방식 로켓추진시스템의 작동점 변화의 경향성을 파악할 수 있음을 보였다.

위성체와 발사체의 자세제어에 적용 가능한 1 N급의 추력기 개발 및 시험과정에 대해 기술하였다. 엔진의 특성 및 성능이 진공을 모사한 시험장치에서 연소 시험을 통해 평가되었다. 추력기의 성능 평가는 정상모드 및 펄스모드에서 추진제의 주입 압력을 변화시켜가면서 수행되었으며 시험 장치와 절차에 대해서도 간략히 기술하였다.

We studied the vertical launch performance of the Laser-driven In-Tube Accelerator (LITA). This device is primarily characterized by accelerating a projectile in a tube. Owing to the confinement effect, the thrust performance is enhanced. The driver gas can be specified and its pressure be turned so that the impulse performance is optimized. In the experiments, a 3.0-gram projectile was vertically launched. The effects of the projectile exit condition, the laser beam incident direction and the driver gas species were experimentally studied.

본 연구는 투명한 120미리 전차포 약실 모사장치를 통하여 수행했다. 모사장치에서의 포미와 탄저(전위)의 압력 상승은 PCB 압력 센스로 측정하였다. 여러 종류의 신형 120미리 전차탄 개발에 이와 같은 장치를 이용되고 있다. 120mm 전차탄에서 초기 강내탄도의 점화현상에 대하여 관찰 분석하였다. 이는 점화제의 기능 화염 전파 그리고 약실 내부의 압력파 형성을 이해할 수 있게 한다.

JA2 추진제는 고에너지 특성으로 전차탄용 추진제로 무용제 공정으로 제조된다. 105미리 전차탄용으로 JA2 조성과 변경 JA2 조성에 대한 형상 설계를 실시하였다. 설계된 추진제의 연소특성, 열역학 특성 및 강내탄도 특성을 계산하고 시험을 실시하였다. 105미리 전차포에서 T2 스러그 탄에 적용하여 성능시험을 실시하였다. 기존의 K274 105미리 탄의 KM30 추진제에 비하여 포구속도가 증대됨을 확인하였다.

본 연구에서는 액체로켓에서 널리 사용되는 냉각시스템이 장치된 실험용 액체로켓 엔진을 설계하고 제작하여 연소실험을 수행한 내용을 다루었다. 연소실험을 통해 측정한 열유속이 계산에 의한 해석결과와 유사하므로 실제로켓엔진의 설계 및 제작에 설계 프로그램을 이용할 수 있음을 확인하였다. 또한 연소실험결과 연소압과 혼합비가 추력실에서 발생하는 열유속에 미치는 영향을 고찰하였다.

An axisymmetric compressible flow solver accounting for chemical equilibrium has been developed as an analysis tool exclusively suitable for performance prediction and optimum contour design of LRE thrust chamber. By virtue of several features focusing on user-friendliness and effectiveness including automatical grid generation and iterative calculations with changes in design parameters prescribed through only one keyword-type input file, a design engineer can evaluate very fast and easily the influences of various design inputs such as geometrical parameters and operating conditions on propulsive performance. Validations have been carried out for various aspects by detailed comparisons with the result of CEA code, experimental data of JPL nozzle, actual data for two historical engines, and ReTF data for KSR-III.

추진제 주입압력 350 psi 에서 0.95 lbf 의 정상상태 공칭추력을 내는 단일액체추진제 하이드라진 추력기의 성능검증 프로그램을 통하여 얻어진 연소시험 결과를 분석한다. 성능특성은 정상상태 연소 상태에서의 추진제 주입압력 변이에 따른 추력 및 온도거동 등으로 검토되고 데이터 계측 및 자료변환에 대한 공학적 접근법도 간략히 소개된다.

본 연구에서는 섭동가속도의 변화식으로 주어지는 궤도 섭동 방정식으로부터 지구 편원현상과 대기저항에 의해 기인하는 궤도요소들의 변화를 표현하고 궤도 일회전당 변화량을 근거로 하여 대기저항에 의한 속도 보정과 그에 필요한 연료소모량을 효과적으로 예측하는 방법을 제시하고 그 기법을 다목적위성 궤도해석에 적용하였다. 그리고 궤도 해석을 위해 위성에 영향을 미치는 섭동력을 비대칭 중력장, 대기 저항력, 태양과 달의 인력, 태양 복사압에 의한 영향을 계산하여 정량적으로 비교 분석하였다.

액체 로켓엔진 개발과정에서 수행되는 여러 가지 시험 중 연소 안정성 평가 시험을 통해, KSR-III 로켓엔진의 연소 안정성을 평가하였다. 안정성 평가시험에서, 엔진이 외부 교란에 의한 압력 진통을 감쇠시켜 본래의 안정한 연소로 회복되는 경우, 그 엔진은 연소 안정화 능력을 가지고 있다고 판정할 수 있다. 로켓엔진은, 교란의 크기를 예측하기 어려운 외부 섭동에 노출될 수 있으므로, 엔진의 연소 안정화 가능 여부를 확인하는 것과 더불어 엔진이 갖고 있는 연소 안정화 능력을 정량화하여 파악하는 작업이 필요하다. 이를 위해 몇 가지 인자를 도입하였고, 이를 평가하는 방법을 검토하였다. 성공적으로 완료된 KSR-III 로켓개발과정에서 로켓엔진의 안정성 확보를 위해 5회의 안정성 평가 시험이 수행되었다. 이를 토대로, 앞서 언급한 안정화 능력의 정량화 방법을 KSR-III 엔진에 적용하여 그 엔진의 안정화 성능을 분석하였다.

우주발사체의 2단용 엔진으로 10톤급 케로신 재생 냉각 방식의 액체로켓엔진에 대한 보조 냉각 기구로서, 막냉각을 고려한 냉각특성에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 연소기내에서 연소가스의 유동이 축방향으로 층류화되어 있다는 개념하에, 엔진 단면을 서로 독립적인 중심부와 외곽부로 나누며, 외곽부에는 여분의 연료를 분무시킴으로써 연소가스 온도를 낮추어 냉각채널로 전달되는 열유속량과 벽면 온도를 감소시킬 수 있었으며, 엔진의 열적 안정성을 향상시킬 수 있었다.

케로신과 액체 산소를 추진제로 하며, 10톤을 설계 추력으로 하는 우주 발사체의 2단용 액 체로켓엔진의 재생 냉각 특성 에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 또한 보조적인 냉각 방법으로서 노즐 확장부에는 대기로의 복사 방열에 의한 냉각을 적용하였다. 본 연구를 통해, 케로신을 연료로 하는 10톤 추력의 2단용 액체로켓 엔진에서 재생 냉각과 복사 냉각에 의한 냉각 기구만으로는 냉각 방법으로 적합하지는 않다는 것을 확인하였다. 따라서 새로운 냉각 방법으로서 막냉각 기법이 도입되었으며, 액체로켓엔진의 열적 불안정성을 제거하는데 효과적인 냉각방법임을 알 수 있었다.

An experimental study has been carried out in a supersonic blow-down wind tunnel for examining the influence of streamwise vortices on normal shock-wave/boundary layer interaction. It has been reported by the earlier investigator the streamwise vortices generated by the blowing jets can significantly suppress the shock-induced separation and reduce the wave drag. The blowing jets generate the streamwise vortices with 45$^{\circ}$ angle in the spanwise direction. The shock waves are visualized by a Schlieren optical system. Appropriate measurement systems are provided for the characterization of shock wave/boundary layer interaction. The chamber pressure ratio and blowing pressure ratio are varied from 1.5 to 2.4 and 1.0 to 2.0 respectively.

The physics of the plume-induced shock and separation particulary at a high plume to exit pressure ratio and supersonic speeds up to Mach 3.0 with aid without a passive control method, porous extension, were studied using computational techniques. Mass-averaged Navier-Stokes equations with the RNG k-$\varepsilon$ turbulence model were solved using a fully implicit finite volume scheme and a 4-stage Runge-Kutta method. The courol methodology for plume-afterbody interactions is to use a perforated wall attached at either the nozzle exit or the edge of the missile base. The Effect of porous wall length on plume interference is also investigated. The computational results show the main effect of the porous extension on plume-afterbody interactions is to in the plume from strongly underexpanding during a change in flight conditions. With control, a change in porous extension length has no significant effect on plume interference.

캐스케이드 내 유동 해석은 터보 펌프의 설계 제작에 필수적인 요소이다. 그러나 기존의 무한 입구 경계 조건에서는 입구 유동의 초기 설정 경계치와 계산 후 입구 유동 경계치의 차이가 발생하여 원하는 입구 경계 조건에서의 유동 해석을 하지 못한다. 이에 본 연구에서는 Fine Turbo를 이용하여 입구 경계 조건으로 무한 경계 조건을 적용하였을 때 발생하는 문제점을 분석하였다. 그리고 무한 입구 경계 조건 대신 캐스케이드 앞에 수축·확산 노즐이나 직선 노즐을 위치시켜 전산 해석을 실시하여 그 특성을 비교, 검토하였다.

The numerical research has been done for the transverse jet behind a rearward- facing step in turbulent supersonic flow without chemical reaction. The purpose of transverse jet is used to improve mixing of the fuel in the combustor. Two- dimensional unsteady flowfields generated by slot injection into supersonic flow are numerically simulated by the integration of Navier-Stokes equation with two-equation k - $\varepsilon$ turbulence model. Numerical methods are used high-order upwind TVD scheme. Eight cases are computed, comprising slot momentum flux ratios and slot position at downstream of the step. The flow is very similar to the cavity flow, because the jet is like an obstacle. Therefore, the numerical results show the periodic phenomenon.

In order to investigate the performance characters of the ramjet propulsion, at the first step, in this paper Ideal Brayton cycle is adopted. In the Ideal Ramjet cycle some of the Parameters are independent of the heat input, for example thermal efficiency but in the Ideal Brayton cycle, Mach number and the entry temperature of the combustion chamber are important variables with the heat input.

For Lab-scale Hybrid Rocket's Ignition, It is needs of heat source to vaporize solid fuel. We used Nichrome wire which has a electric resistance for ignition. But Ignition system by using Nichrome wire is not only the disposable system, but also the system which has an affect on the Hybrid rocket's structures(nozzle throat diameter). The new Ignition system composed of Butane+propane gas' supply devices and spark plug. RPL(Rocket Propulsion Lab.) perform the hybrid rocket experiments over 50 times by using new ignition system. The fact that is possible to throttle the Thrust in hybrid rocket is confirmed.

하이브리드 로켓은 기존의 고체, 액체 로켓에 비하여 많은 이점을 가지고 있다. 본 연구에서는 lab-scale의 하이브리드 모터를 설계 및 제작하여 regression rate의 증진 방안을 모색하고자 하였다. 산화제 유량의 변화에 따라 연소실 압력을 측정하여 추력을 계산하였으며, 연소과정의 가시화를 통해 근사적 regression rate를 측정하였다. 또한 하이브리드 로켓 시험 중 발생할 수 있는 문제점과 해결방안도 제시하였다.

There has been a renewed interest in the use of hydrogen peroxide as an oxidizer in bipropellant liquid rocket engines as well as in hybrid rocket engines. This is because hydrogen peroxide is a propellant of low toxicity and enhanced versatility. The present paper details the features of the designed engine of l00N thrust and its facility. Also explained is the arrangement of the distillation unit to be used to prepare rocket-grade hydrogen-peroxide propellant. Results of the simulated "cold" tests are presented.

본 연구에서는 액체로켓의 극저온 추진제 공급부에서 요구되는 추진제의 공급 온도를 맞추기 위한 헬륨 가스 분사 냉각에 대한 수류 실험을 수행하여, 헬륨가스 분사에 의한 온도 저감에 대한 실험적 연구를 통한 온도 저감 특성을 고찰하였다. 수류 실험에 사용된 극저온 액체는 액체 질소를 사용하였으며, 냉각을 위한 가스로는 헬륨가스를 사용하였다. 헬륨 분사에 의한 액체 질소 과냉각 현상을 확인할 수 있었으며, v/v$_{L}$≒0.8$min^{-1}$ 조건에서 대략 4분 이내에 최대로 과냉각 (subcooling) 됨을 알 수 있었다.다.

The present study aims to optimize the performance of the Two-Stage Gas Gun by using the experimentally obtained data. RSM(Response Surface Method) was adopted in the optimization process to find the operating parameter than can maximize the projectile speed with the minimum number of tests. To decide the test points which results can consist of the response surface, 3$^{k}$ full factorial method was used, and the design variables were chosen with piston mass and 2$^{nd}$ driver fill pressure. The response surface was composed by nine test results and consequently the optimization was done with GENOCOP III, inherently GA code, in order to seek the optimal test point. The optimal test condition from the response surface was verified by the experiment. Results showed that the optimization process with response surface can successfully predict the test results fairly well. This study shows the possibility of performance optimization for the experimental facilities using numerical optimization algorithm.

스월 인젝터의 분무특성을 변화시키는 기하학적인 변수인 백홀은 스월 인젝터의 내부유동이나 음향학적인 특성에도 큰 영향을 주게 된다. 백홀이 연소불안정 제거를 위하여 연소실에 부가적으로 부착하는 음향공(Acoustic cavity)과 유사한 역할을 할 수 있는지 알아보기 위하여 백홀을 Helmholtz resonator나 Quarter-wave resonator로 해석하였다. 그 결과 백홀을 가지는 스월 인젝터는 연소실내의 파동과 상쇄될 수 있는 고유주파수를 가지게 될 수 있었다. 또한 이를 위한 설계식을 제시하였다.

A systematic numerical experiment has been conducted to study droplet gasification in high pressure environments with pressure oscillations. The general frame of previous rigorous model[1] is retained but tailored for flash equilibrium calculation of vapor-liquid interfacial thermodynamics. Time-dependent conservation equations of mass, momentum, energy, and species concentrations are formulated in axisymmetric coordinate system for both the droplet interior and ambient gases. In addition, a unified property evaluation scheme based on the fundamental equation of state and empirical methods are used to find fluid thermophysical properties over the entire thermodynamic domain of interest. The governing equations with appropriate physical boundary conditions are numerically time integrated using an implicit finite-difference method with a dual time-stepping technique. A series of calculation have been carried out to investigate the gasification of an isolated n-pentane droplet in a nitrogen gas environment over a wide range of ambient pressures and frequencies. Results show that the mean pressures and frequencies of the ambient gas have strong influences on the characteristics of the droplet gasification. The amplitude of the response increases with increasing pressure, and the magnitude of the vaporization response increases with the frequency.

기본 발사체에서는 가압제 및 가스를 고압으로 주입, 배출을 수행하고 발사시에는 분리, 이탈시키는 기본 밸브들을 모두 가지고 있다. 이 밸브의 기본적인 방식은 Quick coupling 방식을 하고 있으며 수동으로 분리하는 것과 원격 제어를 통해 분리하는 것이 있다. KSR-III에 사용한 밸브는 원격 제어용 밸브로 헬륨 주입과 선가압용으로 개발하였다. 본 논문에는 지금까지 개발해온 헬륨 주입1배출 밸브, 선가압 밸브의 설계 사양, 형상, 시험결과 등 개발 과정에 대해 정리하였으며 최종 비행 시험에 적용한 결과를 정리하였다.

전단 동축형 인젝터의 분사조건이 분무 액적의 크기에 미치는 영향을 조사하기 위하여 PDPA를 이용한 실험을 수행하였다 분무 액적이 빠른 동축 기체에 의한 액체 제트의 분열로부터 생성되는 점을 고려하여, 기체와 액체 사이의 운동량 비(M)와 웨버 수(We)를 분사조건의 주요 변수로 선택하였고, 실험을 통하여 이들의 상대적인 영향력을 파악할 수 있었다. SMD( $D_{32}$)가 운동량 비에 반비례한다는 사실이 관측된 반면, 동축 기체의 속도가 증가함에 따라 웨버 수에는 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타나, 운동량 비가 액체 제트의 분열 및 미립화 과정에서 웨버 수보다 중요한 역할을 담당하리라 예상된다. 본 연구에서는 이러한 실험결과를 바탕으로 하여 분무 액적의 크기와 분사조건(운동량 비, 웨버 수) 사이의 관계를 나타내는 실험식을 제시하였다.

슬링거 연소기의 연소특성을 파악하기 위한 연구를 수행하였다. 연료는 고속으로 회전하는 축의 연료노즐을 통하여 연소기내로 분사된다. 회전분무시스템의 분무특성을 파악하기 위하여 PDPA를 이용하여 연료노즐의 회전속도 변화에 따른 분무입자의 크기를 측정하였다. 연구결과 분무액적의 크기는 연료노즐의 회전수와 직접적인 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 실물크기의 연소기를 제작하여 한국 항공우주연구원의 연소시험설비에서 점화 및 연소시험을 수행하였다. 시험결과 점화성능 및 연소효율은 연료노즐 회전수에 따라 증가하는 경향을 나타내고 있었으며, 연소기출구온도는 매우 균일한 온도분포를 나타내었다.

메인모타 추진제의 연소속도를 예측하기 위하여 표준모타를 제작하고 지상연소시험을 수행하였다. 이를 위하여 중, 소형 모타의 시험에 적합한 지상연소시험장을 구축하고 경량화된 6 inch 급의 표준모타를 개발하여 여러 차례의 시험에 적용하였고, 메인모타의 연소속도와 비교하였다. 그 결과 표준모타를 이용하는 방법이 기존의 연소속도 측정 방법에 비해 메인모타의 연소속도를 비교적 잘 반영하는 것으로 나타나, 앞으로의 추진제 개발 활동 및 양산품의 품질보증 활동에 적극 활용할 계획이다.

A series of computational simulations have been carried out for non-reacting and reacting flows in a supersonic combustor configuration with and without a cavity. Transverse injection of hydrogen, a simplest form of fuel supply, is considered in the present study with the injection pressure of 0.5 and 1.0 ㎫. The corresponding equivalence ratios are 0.17 and 0.33. The work features detailed resolution of the flow and flame dynamics in the combustor, which was not typically available in most of the previous studies. In particular, oscillatory flow characteristics are captured at a scale sufficient to identify the underlying physical mechanisms. Much of the flow unsteadiness is related not only to the cavity, but also to the intrinsic unsteadiness in the flowfield. The interactions between the unsteady flow and flame evolution may cause a large excursion of flow oscillation. The role of the cavity, injection pressure, and amount of heat addition are examined systematically.

실물형 Unlike 충돌형 triplet 분사기인 F-O-F형과 O-F-O형의 분무특성 및 혼합특성을 실험적으로 알아보았다. 각각의 분사기에 대해 산화제와 연료의 운동량비의 변화에 따라 분무형상과 케로신/물을 이용한 혼합효율을 측정하였다. 분무형상은 Stroboscope와 CCD camera를 이용한 직접사진기법으로, 혼합효율은 Mechanical Patternator를 이용하였다. O-F-O형 분사기가 미립화 특성이 우수함을 알 수 있었고, 운동량비가 증가함에 따라 혼합효율이 급격히 감소함을 알 수 있었다.

The present paper reports high-fidelity simulation of direct initiation processes of cylindrical detonation waves by concentrated energy deposition. The goal is to understand the underpinning mechanisms in failed or successful detonation initiation processes. We employed the Space-Time CESE method to solve the reacting flow equations, including realistic finite-rate chemistry model of the nine species and twenty-four reactions for H$_2$-O$_2$-Ar mixtures. Detailed results of sub-critical, critical. and supercritical initiation process are reported.

바이패스 덕트 손실을 고려한 비행 중의 복축 혼합형 터보팬 엔진의 윈드밀 성능을 예측하기 위해, 본 연구에서는 원심 및 축류 압축기, 축류 터빈의 윈드밀 작동 과정과 물리적 현상을 규명하고 바이패스 덕트를 통과한 공기와의 혼합 현상을 해석하였다. 윈드밀 성능 예측의 결과는 유차원 해석을 통해 비교 분석하였다.

본 연구에서는 회전익 상태에서 이/착륙, 저속 전진비행을 하고, 고정익 상태에서 고속 전진비행을 하는 스마트 무인기 추진시스템을 모델링하고 회전익 모드, 고정익 상태의 고속 비행모드, 팁 제트 노즐과 주 엔진 노즐을 모두 이용하는 혼합모드에 대해 정상상태 성능해석을 수행하였다.

Turbo generator system need starter for gas turbine engine. Turbo generator has high rate gearbox for reduce rotating speed. Because a conventional generator could not operate same speed of gas turbine engine. But Recently turbo generator system is directly connected a gas turbine engine with a super high-speed generator. In this paper, starter driver are implemented direct coupled turbo generator system, Which is directly connected 100kW, 60,000rpm gas turbine engine and 25kW 60,000rpm super high speed generator.

항공기의 비행성능은 추진기관의 비행성능과 직접 연관이 있으므로, 추진기관의 정확한 비행성능 예측은 항공기의 성능해석에 있어서 필수적인 요소이다. KT-1 기본 훈련기에 장착된 터보프롭 엔진의 규격 장착성능 해석결과는 실제 비행시험 결과와 차이를 보여 추진기관의 정확한 비행성능 예측 방법이 요추되었다. 이를 위해 비행시험 자료를 분석하고, 엔진 구성품의 성능도 보정방법을 사용한 비행성능 해석기법을 연구하였다. 추진기관의 비행성능 해석과 비행시험 결과를 비교 검토한 결과, 다양한 비행조건 및 엔진 작동조건하에서 추진기관 비행성능을 정확히 예측하는 것을 확인할 수 있었다.

로켓의 신뢰성을 위해서 토출관의 접합계면을 평가하기위한 초음파 시험법을 개발하였다. 본 연구의 주된 목적은 철피와 FRP 사이의 에폭시 접합계면에서 미접착 부위와 미충전 부위를 찾아내는 것이다. 미접착부나 미충전부를 찾아내기 위해서 고주파수 초음파 펄스-에코를 이용하여 철피와 에폭시 접착제 사이의 경계면에서 반사되는 초음파 신호를 측정하였다. 결함이 있는 부위의 gap의 크기를 평가하기 위해서 저주파 초음파를 이용하여 공진이 일어나도록 철피를 가진하였다. 이러한 기법을 이용하여 양산품을 검사하기 위한 자동화 장치를 개발하였다. 검사기법을 검증하기 위해서 초음파 시험을 수행한 토출관을 절단하여 현미경으로 gap을 측정하였다.

터보펌프식 기체 공급계의 액체산소 탱크는 저압이 유지됨에 따라 탱크 내에서 추진제의 기화가 활발히 이루어지게 되며, 이러한 경향은 가압 기체의 온도가 높아짐에 따라 커지게 된다. 가압헬륨의 충진량을 결정하기 위해서는 이에 대한 정밀한 해석이 필요하다. 본 연구에서는 탱크내의 유동현상을 이상유동(two phase flow) 형태로 모델링 하여 탱크 내에서의 액체산소의 증발현상에 대하여 고찰하고 가압기체 온도 및 표면 열전달 계수에 따른 필요 헬륨 가스량을 예측한다.

The purpose of this study is to investigate the shear modulus, the shear strength at failure and the failure process of QLS(quadruple-lap shear) Test specimen were made of two different fiber contents CFRR and HTPB based polyurethane matrix. The CFRR specimen were prepared with 6.16% chopped carbon fiber and 11.6% chopped carbon fiber. We carried out the shear tests for three types of specimen. The shear modulus and strength of the CFRR was inspected with the increasing contents of chopped carbon fiber. In the other hand the shear strain of the CFRR was inspected with the decreasing contents of chopped carbon fiber.

무인 표적기에 탑재될 추진 시스템인 프로펠러를 설계하였다. 프로펠러 설계 방법으로 Vortex theory를 적용하였으며 설계 변수에 따른 프로펠러 성능을 해석하였다. 최적 설계 목표는 효율의 최대화이며, 또한 설계된 프로펠러의 성능을 해석하였다.

65마력급 UAV용 초소형 터보샤프트 엔진의 코어를 55lbf급 터보제트 형식으로 개조 개발하였다. 터보샤프트 엔진의 동력발생기와 동일한 유량 특성을 갖는 배기 노즐을 부착함으로써 코어 엔진은 완제 엔진과 완전히 동일한 기계적, 공력적 특성을 보유하고 있다. 엔진 출력은 축 마력 대신 비교적 계측이 용이한 추력으로 나오기 때문에 터보샤프트 엔진의 성능과 수명을 좌우하는 코어의 검증 시험 용도로 매우 유용하다. 뿐만 아니라 코어 엔진은 그 자체로 하나의 터보제트엔진으로 추력이 필요한 소형 비행체의 추진기관으로 직접적인 활용이 가능하다.

스마트 무인기용 터보제트 엔진의 동적 성능모사 프로그램을 개발하였다. 천이 성능 프로그램에는 일정공기유량(Constant Mass Plow) 방법을 적용되었으며 잉여토크의 적분에는 오일러 적분법을 이용하였다. 천이성능해석은 가스발생기의 아이들로부터 최대 회전수까지 증가하는 것을 수행하였다. 엔진의 동적거동을 살펴보기 연료유량을 step과 ramp 증가로 주었다. 연료가 step으로 증가되었을 때 터빈 입구온도에서 오버슈트가 발생하였으며 연료유량을 0.6sec 이상으로 증가시켰을 때 오버슈트가 제거됨을 확인할 수 있었다.

포일 베어링은 공기의 점성과 포일 형태의 구조물을 이용하는 비접촉 베어링으로서, 구름베어링에 비하여 별도의 윤활장치가 필요 없고, 무한수명이 가능하며, 구름베어링을 사용할 수 없는 초고속 회전체와 50$0^{\circ}C$ 이상의 고온 환경에도 적용이 가능하다는 장점이 있다. 최근에는 전통적으로 널리 사용되어 왔던 소형 터보기기 분야뿐만 아니라, 소형 가스터빈 엔진과 같이 극한 온도 조건에서도 작동할 수 있는 포일 베어링에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 포일 공기 베어링 원리에 대한 소개와 함께, 현재 당사에서 볼베어링을 사용하여 개발 중인 65마력급 무인기용 터보샤프트 엔진의 고온부 베어링으로 적용하기 위한 가능성 연구를 수행하였다.

본 연구에서는 신경회로망을 이용한 가스터빈 엔진의 지능형 성능 진단 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 최근에는 엔진 손상을 분석하는데 있어서 주요 구성품의 가스 경로를 실시간 모니터링(monitoring)하는 가스경로해석(GPA, Gas Path Analysis)방법이 사용되고 있다. 그러나 엔진손상의 형태나 정도가 다양하고 복잡하기 때문에 가스경로해석 접근법만 가지고서는 엔진의 손상상태를 모두 모니터링하기란 쉽지 않다. 따라서 이 문제를 해결하기 위해 학습과 진단을 할 수 있는 신경회로망을 적용하였다. 본 연구에서는 PT6A-62 터보프롭 엔진의 진단에 1개의 은닉층을 갖는 역전파 신경회로망(BPN, Back Propagation Neural Network)이 제안되었다.

최근 환경 소음이 사회적인 문제로 대두되고 있는 가운데, 생활수준의 향상으로 저소음화에 대한 요구가 증가되고 있는 실정이다. 이와 같이 소음에 관한 일반인들의 관심이 높아지면서 생환주변에서 주요 소음원으로 지적되고 있는 회전기계, 특히 가전제품을 비롯한 유동관련 기계류의 소음을 낮추기 위한 노력이 절실히 요구되고 있다. 본 소평팬에 대한 연구에서는 음압 및 음향인텐시티를 이용하여 소음원을 해석하였다. 이때, 광센서를 이용한 축류형 팬의 동기화가 수행되어졌고, 팬 형상에서 정확한 소음원의 위치를 규명하기 위한 기록시간의 결정이 제안되어졌다. 소음 발생하는 위치를 규명하였고, 지향성 연구를 통하여 축류형 팬의 방사형태를 결정하였으며, 음의 흐름도를 가시화 하였다.