• 한국군사과학기술학회지
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• 제6권3호
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• pp.103-110
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• 2003

The present work was conducted to achieve the better understanding of the performance analysis technique for the expander type air turbo ramjet engine. For this purpose, the performance analysis was carried out using a small engine(8.0kN thrust) with two types of fuels. From this analysis, at the same input condition, the thrust of methane-fueled engine was 25% lower than that of hydrogen. In addition, the case of methane shows the inapplicable engine performance cycle.(i.e., The compressor work exceeds the turbine output power) These results come mainly from the different heating value of each fuel and specific heat. This analysis also shows that, to build a same performance cycle as the hydrogen case, the methane-fueled engine requires increased air and fuel flow rates, increased turbine expansion ratio, and decreased compressor pressure ratio.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.742-748
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• 2004

In this paper are presented TSTO system analysis including some controlled variables on the engine operation such as a fuel flow rate and a pressure ratio of compressor, as well as variables on the trajectory. TSTO studied here is accelerated up to Mach 6 by a fly-back booster powered by air breathing engines. Three different types of engine cycle were treated for propulsion system of the booster, such as a turbo ramjet, a precooled turbojet and an EXpander cycle Air Turbo Ramjet (ATREX). The history of the controlled variables on the engine operation was optimized by Sequential Quadratic Programming (SQP) to accomplish the minimum fuel consumption. The trajectory was also optimized simultaneously. The results showed that the turbo ramjet gave the best fuel consumption. The optimal trajectory was almost the same except in the transonic range and just before reaching to Mach 6. The history of the pressure ratio of compressor considerably depended on the engine type. It is concluded that simultaneous optimization for engine control and trajectory is effective especially for a high-speed airplane propelled by turbojets like the TSTO booster.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.62-67
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• 2004

이 논문에서는 메탄을 연료로 하는 에어터보램제트(ATR) 엔진의 아음속 영역에서의 탈설계점 성능 해석을 수행하였다 이를 위하여 ATR 엔진을 수치적으로 모델링하여 성능을 모사하였다. 각 구성품에 대해 탈설계점 성능을 계산할 수 있도록 모델을 작성하였다. 압축기 작동점은 노즐과의 유량매칭(matching)에 의하여, 터빈 작동점은 일 매칭에 의하여 결정하였다. 성능 해석 결과, ATR 엔진은 기존의 개스 터빈 엔진과 비교해 상당히 다른 탈설계점 특성을 가지고 있음을 보였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.480-485
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• 2008

In this study, two types of ramjet intake were designed for the flight condition of Mach number 2 and 5 and numerical analysis was performed. In order to widen the flight envelope range(Mach number $2{\sim}6$), movable intake concept was applied. The central body was designed so that the capture area ratio which is one of most important factors of ramjet intake design could be adjusted. And various types of cowl and movable insert part of shell were designed in order to control throat area which could increase total pressure recovery. The numerical results showed that the designed ramjet intake could be applied in various flights Mach number.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 대한연소학회 2003년도 제27회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.153-157
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• 2003

Supersonic and hypersonic aircrafts must pass wide range of speed to reach high speed region. But for existing engines the most efficient operating speed ranges are decided according to their flying speed, so an engine which mixes several engines like TRJ (Turbo Ramjet) and ARJ (Air Turbo Ramjet) has been planed. This mixed type engine has inefficiency that more than two engines must be installed simultaneously, but the pulse detonation engine (PDE) that uses detonation wave has a strong point that it can operate in all speed range with single engine. This paper deals with the simulation of the pulse detonation engine which uses hydrogen peroxide $(H_2O_2)$ mono propellant. Hydrogen peroxide is low-cost propellant, and it is reacted without oxidizer. Comparison between $H_2-O_2$ mixture with $H_2O_2$ mono propellant about thrust, pressure, temperature and velocity shows that $H_2O_2$ is a very useful propellant.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.665-670
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• 2004

This paper reviews the latest studies of the expander cycle Air Turbo Ramjet engine (ATREX) conducted in JAXA. First, a system analysis including the vehicle and trajectory was conducted to optimize the engine cycle and turbo-machine configuration. We selected the precooled turbo-jet cycle for a prototype engine using the near term technologies. Second, a system ground-firing test was conducted to verify a defrosting system for the precooler. Methanol injection with its particles atomization could compensate 80 % of pressure loss caused by the frost. Thirdly, a feasibility of carbon/carbon composites for the engine components was investigated by making complex shapes such as a heat exchanger and a plug nozzle. Basic technologies on the gas leakage, the junction and bonding were also studied. The end of the paper, some basic studies such as wind tunnel tests of a new type air inlet and a plug nozzle are described.

• 한국추진공학회지
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• 제9권4호
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• pp.55-65
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• 2005

에어 터보 램제트 엔진 연소기에서 연료와 공기의 혼합성능은 연소 효율과 안정성에 중요한 요인이 된다. 에어 터보 램제트 축소모형의 연소기에서 혼합기에 따른 혼합성능을 파악하기 위하여 두개의 꽃잎형 혼합기를 제작하였고, 각각에 대하여 연료 분포를 측정하였다. 2차원 연료 분포 측정에는 평면 레이저 유도 형광 기법을 사용하였다. 획득한 아세톤 형광 이미지는 이미지 처리 기법을 사용하여 정량적 연료 분포로 나타내었다. 이러한 연료 분포 이미지를 바탕으로 연료와 공기의 혼합성능이 좋은 혼합기를 알아내었다.

• 항공우주기술
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• 제4권2호
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• pp.27-35
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• 2005

본 연구에서는 에어터보램제트(ATR) 엔진의 탈설계점 성능해석을 위한 코드를 개발하고 이를 이용하여 기 설계된 ATR 엔진에 대한 탈설계점 성능해석을 수행하였다. 미리 정의한 작동 영역 중 중요 작동점을 정의하여 성능해석을 수행하였으며, 작동 영역이 넓음을 고려하여 가변 흡입구 및 가변 노즐을 사용하는 것으로 가정하였다. 각 요소 부품은 탈설계점 성능을 계산할 수 있도록 수학적 모델을 개발하였으며, 이 과정에서 일부 설계 개념을 도입하여 각 요소 부품의 설계 인자에 따른 성능 변화도 계산하였다. 성능해석 결과 기 설계된 엔진은 ATR 비행체의 임무 영역(마하 6.0, 고도 30km)을 모두 달성하기 어렵고, 낮은 마하 수에서 예냉각기의 역할이 크지 않음을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.274-277
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• 2004

ATR 엔진 연소기 내부에서의 연료와 공기의 혼합성능은 연소 안정성이나 효율에 지배적인 요인이 된다. 본 연구에서는 ATR 모델 연소기에서의 혼합성능을 비교하기 위하여 두 유체의 속도 비$(r=v_a/v_f)$를 변화시키면서 연료분포를 측정하였다. 측정 방법으로는 2차원 연료분포를 얻기 위하여 널리 이용되는 평면레이저 유도형광기법과 화상처리 기법을 사용하여 연료분포 이미지를 얻었다. 측정된 연료분포 화상으로부터 공기속도/연료속도 비가 1에 가까울수록 연료 혼합성능이 떨어지는 특성을 관찰하였다.