• 한국추진공학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.28-39
• /
• 2022

배기플룸 주위에 물을 분사할 경우 배기플룸에서 방출되는 장파장 적외선에 대한 특성을 알기 위하여 실험적인 방법으로 연구를 수행하였다. 배기플룸을 생성하기 위하여 마이크로 제트엔진을 사용하였으며, 배기노즐 주위에 8개의 물 분사노즐을 배치하였다. 물을 배기플룸과 평행하게 분사하여 배기플룸을 감싸거나, 또는 배기플룸 내에 물을 분사하는 두 가지 분사각도를 적용하였다. 장파장 적외선 신호 측정결과 물을 배기플룸과 평행하게 분사할 경우 물 분사유량에 따라 적외선 신호는 감소되었다. 배기플룸 내에 물을 분사할 경우, 적외선 신호는 배기플룸만 분사하는 경우보다 오히려 큰 값을 나타내는 것으로 측정되었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제44권12호
• /
• pp.1054-1061
• /
• 2016

적외선 신호에 대한 측정 시스템은 저피탐 기술 개발 및 전자기 방사의 분광 분석에 기여한다. SR (Spectroradiometer)의 적용은 배기 플룸에서 방사되는 열원만으로 복사량이 측정 가능하다. 마이크로 터보 엔진을 이용한 측정 시스템의 구축은 항공기 플룸을 모사하는데 목적을 두었다. 엔진은 성능 시험을 위해 테이블에 계측 장비와 함께 설치되었다. 배기 플룸 축과 수직을 이루도록 분광복사기를 위치하여 적외선 신호를 측정하였다. 원 데이터에 대한 보정을 위하여 흑체를 사용하여 참조 데이터를 획득하였고 플룸 신호와 비교하기 위해서 배경에 대한 신호도 측정하였다. 보정된 spectral radiance는 데이터 처리를 통해 계산되었고 밴드별로 분석되었다. 본 측정 시스템으로 종합적인 분석 연구가 가능하게 되었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제44권7호
• /
• pp.568-575
• /
• 2016

항공기로부터 방사되는 IR 신호(Infrared : IR)는 전투 생존성 관점에서 예측과 분석이 필요하다. 본 연구에서는 배기 플룸에서 발생하는 IR 신호에 대해 IR 탐지기 관점에서 신호 예측을 수행하였다. 복사 데이터베이스와 이를 활용하는 Line-By-Line 기법을 적용하여 복사 물성치를 해석하고 이를 바탕으로 1차원 Line Of Sight(LOS)에 대해 복사 강도를 해석하였다. 상용 프로그램을 이용하여 노즐의 배기 플룸 열유동장을 해석하였고, 이 플룸 열유동장에 IR 탐지기 관점에서 서로 다른 탐지 각도에 대한 LOS를 설정하여 이에 대한 IR 신호 해석을 수행하였다. 해석을 통해 플룸 내부의 국부적으로 높은 온도 영역을 지나는 LOS에서 강한 IR 신호가 확인되었다. 또한 노즐 벽면을 포함한 LOS에서 가장 강한 IR 신호가 확인되었으며, 이를 통해 고체 벽면에 의한 복사 방사가 IR 신호에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제40권9호
• /
• pp.737-744
• /
• 2012

유한체적법을 이용하여 설정된 가상의 노즐 조건에 따라 비행체 배기플룸의 SE와 PE에 의한 열복사 저부가열 해석 연구를 수행하였다. 저부면에서의 복사열유속을 얻기 위해 배기플룸은 흡수, 방사 및 산란하는 매질을 고려하였다. 저부면은 차가운 흑체이고 비회색가스와 입자의 복사 물성치는 회색가스가중합법(WSGGM)을 사용하였다. 후방 몬테카를로 방법을 사용한 기존의 연구와 비교하여 검증한 후, 입자의 농도, 온도, 그리고 등방성 또는 이방성 산란에 따른 복사저부가열을 해석하였다. 그 결과, 복사열유속은 노즐 출구와의 거리가 멀어지거나 비행 고도가 증가할수록 감소하고 입자의 온도가 높아질수록 복사열유속은 증가한다. 또한 전방산란은 PE를 증가시키고 후방산란은 SE를 증가시켰다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.583-586
• /
• 2017

마이크로 터보제트엔진을 이용하여 S형상 배기노즐의 플룸의 적외선 신호 특성을 이해하기 위하여 적외선 신호 특정 연구를 수행하였다. 엔진 배기노즐은 원형노즐과 가로세로비가 5인 사각형 노즐 그리고 가로세로비가 5.2인 S형상의 배기노즐을 제작하여 실험을 수행하였다. 배기가스에서 방출되는 적외선 신호는 가로세로비가 클수록 적외선 신호의 크기가 점차 감소하는 경향을 보였고 배기노즐의 형상이 S형상의 경우 사각형 노즐 보다 적외선 신호가 28.4% 감소하는 것을 확인하였다.

• 항공우주기술
• /
• 제13권1호
• /
• pp.63-69
• /
• 2014

다단연소사이클 로켓엔진 개발의 일환으로 산화제 과잉 예연소기의 단독 연소시험이 수행되었다. 산화제 과잉 연소라는 특성상 비교적 투명한 상태의 후류를 볼 수 있었고, 예연소기 연소시험 중 배출되는 화염을 일반 캠코더와 열화상 캠코더를 이용하여 촬영하였으며, 이를 통해 화염의 형태와 온도분포 등을 관찰할 수 있었다. 배기 플룸 구조와 특성을 좀 더 명확히 파악하기 위하여 열유동 수치해석이 함께 수행하였다. 연소는 고려하지 않았으며, 배기가스와 주변공기의 혼합은 화학종 수송 모델을 사용하였고, 서로 다른 난류 모델을 적용하여 해석을 수행하였다. 시험과 해석 결과를 비교함으로서 플룸의 내부구조를 파악하였고, 적용된 해석모델의 타당성을 검증할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.54-62
• /
• 2016

이단 마이크로 할로우 음극 방전(MHCD) 플라즈마를 사용하는 마이크로 플라즈마 추력기(${\mu}PT$)에 대한 실험 연구가 수행되었다. 40 sccm의 아르곤 유량과 10 W 미만의 전력으로 보다 더 직진성 있고 긴 침투 길이를 가진 배기 플룸을 만드는 정전기적 가속이 이단 MHCD에 의해 발생되었다. 전압-전류 특성에서는 이단 운전 시 두 번째 단의 가속 전압이 일정하게 되는 최적 영역이 있음을 보였다. 추정된 배기 플룸의 길이가 가속 전압으로 추산된 이론적 배출 속도와 비슷한 증가 경향을 보였다. 다중 채널을 가진 마이크로 플라즈마 추력기는 동일한 총 전력량에 대하여 단일 채널 추력기와 비슷한 특성을 보여, 이는 채널 당 허용 전력량을 낮춰 전체 전력량을 높일 수 있음을 의미한다. 아르곤 원자 분광선의 볼츠만 그래프에서 배기 플룸의 평균 전자 여기 온도는 약 2.6 eV(=약 30,170 K)임이 확인되었다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.1-11
• /
• 2021

2000년 대에 들어 가파르게 성장하고 있는 우주비행체용 전기추진시스템의 안정적인 운영기술 개발을 위해, PIC-DSMC를 이용하여 전기추력기의 배기플룸의 거동을 해석하였다. 해석 방법에서 Boltzmann 관계식을 이용한 Simple Electron Fluid Model을 적용하였고, 원자-이온 간 충돌에 의해 발생하는 전하 교환 및 운동량 교환을 함께 고려하였다. 본 연구의 해석결과는 실험에서 계측한 플라즈마 전위값을 비교적 잘 예측하였다. 추력기 출구 근처에서는 활발한 입자 간 충돌 및 원자-이온 간 전하 교환으로 인해, 느린 이온 및 빠른 원자가 생성되었으며, 추력기 배기플룸의 궤적 및 속도에 중요한 영향을 미칠 것으로 예측되었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제20권11호
• /
• pp.3598-3606
• /
• 1996

The finite volume method for radiation is applied to investigate a radiative heating of rocket base plane due to searchlight and plume emissions. Exhaust plume is assumed to absorb, emit and scatter the radiant energy isotropically as well as anisotropically, while the medium between plume boundary and base plane is cold and nonparticipating. Scattering phase function is modelled by a finite series of Legendre polynomials. After validating benchmark solution by comparison with that of previous works obtained by the Monte-Carlo method, further investigations have been done by changing such various parameters as plume cone angle, scattering albedo, scattering phase function, optical radius and nozzle exit temperature. The results show that the base plane is predominantly heated by the plume emission rather than the searchlight emission when the nozzle exit temperature is the same as that of plume.

• 한국추진공학회지
• /
• 제9권3호
• /
• pp.85-91
• /
• 2005

로켓노즐로부터 방사되는 플룸에 의한 로켓 저부면의 복사 가열을 수치해석적으로 조사하였다. 로켓노즐 주위의 유동 및 온도장의 계산이 선행되었으며, 그에 따라 실제적인 플룸의 형태와 플룸내부의 온도분포를 얻었다. 계산된 온도장을 토대로, 복사 열전달 방정식을 구분종좌법을 이용하여 풀이하였다. 견본 로켓 플룸에 대해 계산한 결과, 저부면에 도달하는 평균복사열은 비행고도 10.9 km에서 약 5kw/m$^{2}$ 이었다. 이 수치는, 플룸의 공간적인 온도분포를 고려하지 않고 일정온도 (1500 K) 가정하에 계산된 복사량에 비하여 작은 값이지만, 그 절대적인 크기를 무시할 수 있을 정도로 작은 값은 아니다. 고고도(29.8 km)에서는 플룸의 팽창 때문에 저부면과 배기 플룸 사이의 보기계수가 증가하게 된다. 그러나, 대류 열전달에 의해 저부면이 1000 K이상으로 가열되기 때문에 복사가열 현상은 사라지게됨을 알았다.