• 한국항공우주학회지
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• 제42권12호
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• pp.1028-1036
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• 2014

연구에서는 MOC 및 CFD를 이용한 극초음속 노즐 설계 절차를 수립하였다. MOC를 이용하여 설계된 비점성 노즐 형상에 대하여, 점성 유체 전산 해석을 통하여 경계층 두께를 산출하여 노즐 형상을 보정하였다. 여러 가지의 경계층 두께 정의를 비교한 결과, 노즐 단면 최대 속력의 95% 속력을 가지는 경계층 두께의 정의가 설계 마하수를 가장 잘 만족하는 것으로 여겨진다. 노즐 설계과정은 MOC 설계에 대한 격자 형성, 비점성 해석 및 점성 해석, 경계층 보정 및 점성 해석에 의한 확인 및 결과 도출의 순서로 진행되며, 모든 과정은 자동 일괄 처리토록 작성되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.632-636
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• 2017

본 연구에서는 극초음속 추진기관을 위한 고공 환경 모사 시험 장치를 설계하였다. 설계된 사항을 기반으로 시험설비를 구축하였고, 상온 시험을 이용한 실험을 진행하였다. 상온 시험은 시험 모델의 유/무에 따라서 수행하였고, 본 연구에서 설계된 설비는 시험 모델의 유/무에 따라서 압력의 큰 변화가 없이 동일한 구현 조건을 모사하는 것을 확인할 수 있었다. 향후 시험 모델에 따른 변수 실험에 일부 적용될 데이터베이스를 확보하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권1호
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• pp.29-41
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• 2021

공기 흡입식 극초음속 비행체인 스크램제트의 공력 데이터를 기반으로 하여 꼬리날개 각도와 발생추력을 제어 입력으로 가지는 PID 기반 제어기를 설계했다. 일정한 비행 동압을 가지는 상승궤적과 순항 이후 목표지점을 타격하는 궤적을 기준으로 입력하여 해당 궤적을 추종하는 비행 시뮬레이션을 수행했다. 시뮬레이션 결과에 대해서 초기 상승궤적과 순항 궤적에 대해 비행체 모델에 요구되는 추력을 계산하여 수소 연료 이중 모드 스크램제트 연소기에 요구되는 연료 유량 분석을 위한 연소해석을 진행했다. 본 연구의 연소해석은 독립적으로 개발된 흡입구, 연소기, 노즐, 외부 공력 모델을 통합한 모델에 대해 진행되어 공기 흡입식 극초음속 비행체 통합 설계에 대한 기반을 마련했다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제5권2호
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• pp.47-54
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• 2000

A robust Navier-Stokes code has been developed to efficiently predict hypersonic flows in chemical nonequilibrium. The HLLE+ flux discretization scheme is used to improve accuracy and robustness of hypersonic flow analysis. An efficient LU approximate factorization method is also used to solve the flow equations and species continuity equations in fully coupled fashion to implicitly treat stiff source terms of chemical reactions. The HLLE+ scheme shows lower grid dependency for the wall heating rates than other schemes. The developed code has been used to compute chemical nonequilibrium air flow through expanding hypersonic nozzle and past two and three dimensional blunt-nosed bodies. The results are in good agreement with existing numerical and experimental results.

• 한국추진공학회지
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• 제5권1호
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• pp.10-17
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• 2001

본 논문에는 러시아 중앙엔진연구소의 스크램젯 시험 설비의 공력 특성이 제시되었다. 본 논문에서 시험 설비 노즐 출구의 온도와 마하 분포는 마하 6의 비행 조건을 시뮬레이션하여 얻어진 것이다. 시험 설비 작동 범위에 스크램젯 모델을 설치한 조건에서 노즐 입구로 공기를 가열하지 않은 조건과 가열한 조건에서 분사함으로써 다양한 작동 모드의 유효 압력 차와 조절 특성을 얻었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2001년도 제16회 학술발표회 논문초록집
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• pp.35-38
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• 2001

차세대 추진 기관으로 연구되고 있는 스크램제트 엔진의 열역학적 특성들을 검토하였다. 유동이 엔진을 통과하면서 연소에 의해 전압력이 손실되고 노즐 출구 마하수가 감소하지만, 고온 연소 가스가 배출되기 때문에 실질적인 속도는 증가하게 되고 추력이 발생한다. 초음속 연소를 모사하기 위해 blowdown 형태의 초음속 연소 풍동 설계를 위한 개념 설계가 이루어졌다. 초음속 풍동 시험부에서 마하 2.5의 속도를 유지하기 위한 작동 압력과 질유량이 계산되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.17-17
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• 1997

극초음속 여객기와 군사용 항공기에 대한 수요가 증가함에 따라서 새로운 개념의 다양한 추진기관이 연구가 진행되고 개발되어 왔다. 초음속 항공기의 속도 영역은 마하 10-20 정도가 되는데 이 속도 한계를 극복하기 위하여 초음속 연소 램제트 엔진(SCRamjet; Supersonic Combustion Ramjet)이 제안되었다. 스크램 제트를 개발하기 위해서는 연료와 산화제의 혼합 효율 문제, 화염의 안정화 문제, 벽면의 냉각에 관한 문제 등 몇 가지 기본적인 문제들을 해결해야 한다. Univ of Michigan에서 실험한 연소기를 모델로 본 연구에서는 연료와 공기의 혼합에 관한 수치 연구를 수행하였다. 다원 혼합기체에 관한 축대칭 Navier-Stokes 방정식을 지배 방정식을 이용하였고 비평형 화학반응식을 고려하였다. 공간 차분에는 유한 체적법을 이용하였다. 대류 플럭스 항은 Roe의 Upwind FDS 기법을 사용하여 차분하였고 점성항에는 중심 차분법을 이용하였다. 시간 적분법으로는 근사 자코비안과 LU분할 기법을 이용한 완전 내재적 방법이 쓰였다. 난류 모델로는 Mentor에 의해 제안된 2 방정식 k-$\varepsilon$/k-$\omega$ 혼합모델을 사용하였다. 유동장이 실험에서의 찍은 사진과 유사한 모습의 충격파 간섭을 수치 모사하였고 수소가 확산되는 모습과 함께 노즐 lip 주위의 재순환 영역에 대해서 살펴볼 수 있었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권4호
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• pp.118-125
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• 2023

풍동시험은 유도무기체계 개발에 있어서 필수적인 과정 중 하나이며, 시험 조건 및 용도에 따라 다양한 풍동설비가 존재한다. Ludwieg Tube는 극초음속 유도무기 체계개발에서 매우 유용하며, 고 받음각 시험 및 풍동시험 결과의 반복성, 일관성이 필요한 가운데 풍동시험 설비의 능력보강이 필요하였다. 본 논문에서는 국방과학연구소 Ludwieg Tube가 가졌던 문제점과 노즐, 진공탱크 및 모형지지부 성능개량을 통한 문제해결 방안을 제시하고 풍동시험 간 압력 측정 결과를 바탕으로 해결 방안을 증명하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권8호
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• pp.652-661
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• 2018

고속 고온 유동에서 나타나는 고온 기체 현상을 모사하기 위해서는 마하수뿐 아니라 절대속도도 재현할 수 있어야 한다. 이러한 유동을 초음속 유동과 구분하여 극고속 유동이라 부르며, 충격파 터널과 같은 고엔탈피 시험 장치를 통해 연구가 이루어지고 있다. 그러나 이러한 고엔탈피 시험 장비는 높은 온도와 압력 때문에 노즐에서 열화학적 비평형 현상을 경험하게 되며 기존의 이론적 방법으로 그 실험 조건을 규정하기 어렵다. 이에 본 연구에서는 알려진 비평형 노즐 코드의 단점들을 보완하고 충격파 터널의 운용 조건에서 시험부 유동 특성을 빠르게 예측하기 위하여 열화학적 비평형을 고려한 준 1차원 노즐 해석 코드를 개발하였다. 개발된 코드는 시험 결과 및 2차원 축대칭 해석 결과와 비교를 통하여 충격파 풍동 시험부 유동 조건 예측을 위한 활용성 및 한계를 살펴보았다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권2호
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• pp.15-22
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• 2011

한국항공우주연구원의 스크램제트 엔진 시험설비(이하 SETF)는 극초음속 추진기관 성능시험 설비로 일반 공력 풍동과 달리 엔진이 구동하는 비행 고도, 마하수에서의 엔탈피를 모사해야 한다. SETF는 불어내기 식으로 고압공기 공급원으로부터 공급된 고압 공기를 축열식 가열시스템으로 가열시킨 후 시험부에 장착된 노즐을 통과. 팽창하여 엔진 시험 조건을 모사하며, 공기 이젝터를 구동하여 고고도 조건과 설비 시동 조건을 구현한다. SETF의 시험부는 자유제트 형식으로 시험엔진 시작점을 노즐 출구면에 일치시킬 경우 비행체에서 발생되는 경계층과 엔진의 상호 작용을 파악할 수 있는 반면, 설비 시동 특성을 예측하기 힘들어 시험을 통한 설비 특성 파악이 필수적이다. 본 논문에는 SETF의 마하수 및 시험 모델 변화에 따른 시동 성능 그리고 시동 성능 개선을 위하여 수행된 이젝터 설계 변경 과정을 정리하였다.