• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.581-585
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• 2009

본 연구를 통하여 스크램제트 엔진을 적용한 극초음속 추진기관 개발에 대비하여 로켓 기반 복합사이클 엔진 개념연구를 수행하였다. RBCC엔진은 지상고도 정지 상태에서 출발하여 고도 30km, 마하 8 에 도달하는 것을 목적으로 하며, 마하 3까지는 이젝터 제트 모드, 마하 3-6 영역에서는 램제트 엔진모드, 마하 6 이상의 영역에서는 스크램제트 모드로 구동한다. 본 논문에는 RBCC엔진의 각 작동 영역에서의 설계 기법 및 해석 기법을 논의한다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제16권4호
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• pp.529-536
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• 2015

Various R&D programs for rocket-based combined cycle (RBCC) engines have progressed worldwide for the space development and the defense applications. As a way toward indigenous domestic RBCC program, a preliminary design of flight test conditions was studied in this study for a sub-scale RBCC engine using a sounding rocket. Launch and flight profiles were calculated for several booster options and compared with that of HyShot II program. The result shows that the Korea Sounding Rocket-II (KSR-II) is a proper candidate to perform the flight test available in Korea. The recommend flight test conditions with KSR-II are Mach 6.0 with a test vehicle of 230 kg and Mach 7.4 with 50 kg. Present study will soon be followed by a design of sub-scale RBCC for a flight test using a sounding rocket.

• 항공우주기술
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• 제12권1호
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• pp.111-119
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• 2013

로켓 기반 복합사이클 (RBCC) 엔진의 열역학적 사이클 해석을 통해 엔진의 개념 설계를 수행하였다. 설계 엔진은 지상, 정지 상태에서 출발하여 고도 30 km, 마하 8에 도달하는 것을 목적으로 한다. 본 엔진은 정지-마하 3까지는 이젝터 제트 모드, 마하 3-6 영역에서는 램제트 엔진 모드, 마하 6 이상의 영역에서는 스크램제트 모드로 구동한다. 개념설계 결과 본 엔진은 직경 1 m, 길이 6.7 m의 크기를 갖고 최대 추력 약 16.5 ton을 발생시킬 것으로 예측되었다. 램제트, 스크램제트 엔진모드의 경우 엔진 흡입구 설계점에 따라 전압력회복율 및 포획면적비가 달라지므로, 비행마하수에 따른 엔진의 추력성능 변화가 두드러지게 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권6호
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• pp.10-18
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• 2015

로켓 기반 공기흡입추진(RBCC : Rocket Based Combined Cycle) 엔진이 적용된 재사용 발사체의 요구 중량 및 성능을 분석하고 예측하였다. RBCC 엔진을 위해 개발한 엔진 모델과 비행체 궤적 모델을 통합하여 RBCC 기반 재사용 발사체의 궤적 및 성능계산 모델을 개발하였으며, 기존 논문의 결과와 비교함으로써 검증하였다. 개발된 모델과 기존 논문을 바탕으로 총 이륙중량 15톤의 재사용 발사체에 대한 무게분석과 엔진의 요구 조건을 도출하였으며, 엔진의 모드 전환 마하수 변화 등에 따른 비행체의 추진제 요구량 변화를 분석하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.460-468
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• 2008

Recent activities on the scramjet and rocket-ramjet combined-cycle engine of Japan Aerospace Exploration Agency(JAXA) are herein presented. The scramjet engines and combined-cycle engines have been studied in the world and JAXA has also studied such the engines experimentally, numerically and conceptually. Based on the studies, 2 to 3 m long, hydrogen-fueled engine models were designed and tested at the Ramjet Engine Test Facility(RJTF) and the High Enthalpy Shock Tunnel(HIEST). A scramjet engine model was tested in Mach 10 to 14 flight condition at HIEST. A 3 m long scramjet engine model was designed to reduce a dissociation energy loss in a high temperature condition. Drag reduction by a tangential injection and two ways of a transverse fuel injection were examined. Combustor model tests at three operating modes of the combined-cycle engine were conducted, demonstrating the combustor operation and producing data for the engine design at each mode. Aerodynamic engine model tests were conducted in a transonic wind tunnel, demonstrating the engine operation in the ejector-jet mode. A 3 m long combined-cycle engine model has been tested in the ejector-jet mode and the ramjet mode since March 2007. Carbon composite material was examined for application to the engines. Production of the cooling channel on a nickel alloy plate succeeded by the electro-chemical etching.

• 한국추진공학회지
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• 제19권6호
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• pp.33-41
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• 2015

로켓 기반 복합 사이클 엔진의 구성 요소로서 큰 후향 계단을 가진 이중 모드 램젯 엔진의 축소 모델을 설계하였다. 로켓 기반 복합 사이클 엔진에 적용하기 위해 설계 단계에서 고려하여야 하는 인자를 도출하였고 이 설계 인자에 대한 설계 방법을 정립하였다. 이러한 방법을 통하여 설계한 모델에 대하여 전산유체해석과 공력 시험을 수행함으로써 설계 검증을 일부 수행하고 큰 후향 계단을 가진 이중 모드 램젯 엔진의 유동 특성을 파악하였으며 이 연구에서 정립한 주요 설계 인자에 대한 설계 방법이 타당함을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.122-129
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• 2008

Rocket Based Combined-Cycle(RBCC) engines are currently being explored as advanced propulsion for space transportation. JAXA has been conducting RBCC engine research by using various experimental facilities. In order to clarify the experimental results and contribute to the improvement of designing, the analysis of the RBCC engine in an ejector-jet mode was carried out using the CFD code developed in-house for unstructured grids. CFD replicated the characteristic flow structures. The numerical simulation of the pumping performance of the ejector driven by different rocket gases(He, $N_2,\;A_r$) and physical conditions were performed, and their effects on the performance were studied.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권5호
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• pp.491-496
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• 2008

본 연구에서는 RBCC (Rocket Based Combined Cycle)엔진이나 기존 램제트 추진기관의 초기 추력 제공에 과산화수소 가스발생기를 이용하는 새로운 추진시스템을 제안하였고, 기초 연구 수행으로서 촉매 분해된 과산화수소 제트에 케로신을 분사하여 자연발화 및 연소 특성을 연구하였다. 과산화수소는 촉매 베드를 통하여 분해된 후 축소노즐을 통해 연소실로 분사됐으며 이 제트에 인젝터를 통하여 수직으로 케로신을 액상으로 분무하였다. 연소실내에서의 온도와 압력을 측정하여 점화를 확인하고 자연발화 특성을 조사하였다. 400°C의 연소실 온도와 연료와 산화제 혼합비 0.6이상에서 자연발화와 안정적인 연소가 가능하였다. 이 결과를 통하여 램제트의 새로운 초기 가속장치의 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.83-90
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• 2016

이중 모드 램젯 엔진 모델의 램젯 모드 연소 시험을 수행하였다. 엔진 모델은 흡입구, 연소기 및 노즐로 이루어졌다. 로켓 기반 복합 사이클 엔진에 사용하는 것을 전제로 큰 후향 계단을 가지는 형상을 선택하였다. 시험은 마하 5, 고도 24 km 조건에서 수행하였다. 연료를 카울면과 바닥면에 분산하여 다중 분사를 한 경우에 안정적인 연소를 달성할 수 있었다. 또한 연료 당량비를 카울면에서 0.5, 바닥면에서 0.5로 하여 총 당량비 1.0으로 한 경우에 연소기 내부에서 열질식이 발생하여 유동이 아음속으로 조성되는 램젯 모드로 운전됨을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.56-66
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• 2013

RBCC엔진을 적용한 VTHL(Vertical Take off and Horizontal Landing)/ TSTO(Two Stage To orbit) 방식의 재사용 발사체의 중량저감효과에 대해 연구하였다. 발사체의 중량과 추력을 예측하기 위해 발사체의 운동방정식을 해석하고 기존의 로켓발사체의 제원과 비교하여 검증하였다. 해석결과로부터, 2.5 ton의 탑제체를 고도 200 km 지구 원궤도에 투입하는 임무에 대해, RBCC엔진을 1단에 배치한 A형 발사체가 RBCC엔진을 2단에 배치한 B형 발사체보다 훨씬 적은 중량으로 동일한 임무를 수행할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 A형 발사체는 동급의 탑재중량을 갖는 기존의 로켓발사체의 약 25.8%의 중량을 갖는 것으로 예측되었다.