• 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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.981-984
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• 2011

에틸렌 연료의 이중모드 스크램제트 연소기에서 연소와 충격파 열 발생의 과도 과정을 고해상도 기법을 이용하여 수치적으로 연구하였다. 연료 분사 이후 질량 공급에 의한 아음속 유동 감속을 위하여 연소기 확장부에 조절용 공기를 공급한다. 공기와 연료가 충분히 혼합된 수 ms 이후 점화가 이루어지며, 압력 상승은 격리부에 흡입구 노즐까지 전진하는 충격파 열을 형성한다. 이후 후방 공기공급을 중단하면 배출 과정이 진행되면서 후방 공기 공급 이전 상태로 서서히 복원된다. 본 연구의 결과는 이중모드 스크램제트 연소기에서 작동 영역과 특징의 이해를 돕는 상세 과정을 보여주었다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권2호
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• pp.10-18
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• 2010

스크램제트 엔진은 현재 차세대 추진기관의 핵심구성품으로 주목받고 있으며, 현재 미국, 프랑스, 일본, 중국, 인도 등 전세계적으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 항공우주연구원은 2007년 모델스크램제트 엔진 S1의 지상시험에 이어, 성능을 개선한 S2모델의 지상시험을 2009년 4월 수행하였다. 엔진시험모델은 설계마하수 6.7의 조건으로 제작되어 Off-design condition인 마하 7.7의 조건에서 지상시험이 수행되었다. 시험결과에서 본 시험모델은 흡입구 카울 안쪽의 충격파 중첩으로 인하여 유동의 박리현상이 발생하였으며, 이로 인하여 엔진 내부의 압력진동이 관찰되었다. 그러나, 연소기 내부에서 초음속 연소는 안정적으로 발생하였으며, 엔진의 격리부는 엔진 내 압력섭동이 흡입구로 전파되는 것을 차단하여 엔진불시동을 방지하는 것으로 나타났다. 또한 항우연의 S2 모델은 다른 시험모델과의 성능비교에서 추력 및 비추력 성능이 우수한 것으로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권10호
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• pp.61-70
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• 2006

마하 4 비행 조건에서 작동하는 고성능 램제트와 듀얼모드 스크램제트 엔진의 초음속 공기 흡입구 모델을 설계하였다. 배압, 받음각, 요각 등 비행 변수의 변화에 따른 내부 유동 특성을 파악하기 위하여 규슈대학교의 불어내기식 초음속 풍동을 이용한 실험을 수행하였다. 유동 가시화를 위하여 쉴리렌 기법, 오일 가시화 기법을 이용하였으며, 정량적 성능 분석을 위하여 표면 압력 및 전압력을 측정하였다. 실험의 결과는 전산 유체 해석과 비교하였다. 본 연구는 기본적이지만 찾기 힘든 고 마하수 초음속 공기 흡입구 유동의 실험 결과를 제시한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권9호
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• pp.629-641
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• 2019

고온, 고압의 연소가스에 의해 유입되는 많은 열을 효과적으로 차단하여 고체 로켓 노즐의 공력형상을 최대한 유지하면서 구조물의 온도 상승을 일정수준 이하로 제한하기 위해 연소가스와 접하는 위치에 내삭마성이 우수한 C/C 복합재 등의 내열재를, 그 배면에는 열확산계수가 낮은 단열재를 적용한다. 내산화성이 우수한 SiC/SiC 복합재는 가스터빈 엔진에 적용되고 있으며, 경량화와 내열성 향상으로 인해 엔진 성능 증가에 기여하고 있다. 극초음속으로 비행하는 스크램제트는 흡입 공기 온도가 매우 높아서 흡열 연료를 냉각제로 사용하는 C/SiC 구조물 개발 연구가 수행되고 있다. 본 논문에서는 고체 로켓 노즐, 가스터빈 엔진 및 램제트/스크램제트 추진기관에 사용되는 다양한 내열 복합재의 특성, 적용사례 및 개발 동향을 고찰하였다.

• 한국항공운항학회지
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• 제23권3호
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• pp.8-17
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• 2015

In this research, low fidelity air/heat load analysis was conducted for the intake of high speed vehicle. For air/heat load calculations, aerodynamic properties at the surface and the boundary layer edge were estimated using Taylor-Maccoll equation for conical flow, shockwave relation and Prandtl-Meyer expansion equation for internal and external flow. Couette flow assumption and Reynolds analogy were used in order to calculate convective heat transfer coefficient. In order to calculate skin friction coefficient for heat transfer coefficient analysis, Van Driest method II and Reference Enthalpy method were considered. An axis symmetric SCRAMJET model was selected as a reference configuration for verifying the proper implementation of the present method. Comparison of the results using the present method and Computational Fluid Dynamic analysis showed that the present method is valuable for efficiently providing pressure and heat loads for air-intake structure design of the high speed air vehicle.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.579-583
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• 2011

램제트 및 스크램제트와 같은 공기흡입식 추진기관의 구성품 기반 모델 및 추진시스템 시뮬레이션에 대해 연구하였다. 시뮬레이션 모델은 엔진제어기 및 연료공급 시스템을 포함하여 공기흡입구, 연소기, 노즐 등으로 구성된 공기흡입식 추진기관의 특성을 고려하여 각각의 구성품을 종합한 모델로 구현하였다. 엔진의 성능 및 제어기의 동작 특성을 검증하기 위해 실제 환경을 모사하여 실시간 기반 Hardware In the Loop System(HILS)을 구현하였다.

• 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.