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문제 정의
- 하지만 기존 연구는 2차원 형상에만 적용되었고, 실험에 의한 검증 절차가 없었다는 결함이 있다. 본 연구에서는 이미 개발이 완료된 소형 추력측정기[기를 활용하여 제시된 추력측정 방법을 검증하고자 한다. 제안된 추력 측정 방법을 검증하기 위해서 소형 초음속 풍동을 설계, 제작한 후 국부 정압, 피토 압력 데이터를 측정하여 추력을 계산하고 이미 본 연구실에서 개발한 소형 추력측정기를 이용하여 측정한 추력과 비교, 분석을 통해 검증된 추력 측정 방법을 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 피토 압력을 이용한 초음속 풍동의 추력 측정 방법에 대한 평가를 위한 목적으로 추력 측정기를 이용한 추력 측정을 실시하였으며, 측정된 추력과 계산된 추력과의 비교연구를 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 기존의 실험적 연구에서는 고가의 추력 측정기를 이용하여 전체적인 추력 측정은 가능하였으나 엔진의 부분적인 추력들이 전체 성능에 끼치는 영향을 파악할 수 없는 단점이 있다. 이러한 기존연구의 단점을 해결하기 위해서 본 연구에서는 이론적인 추력식으로부터 피토 압력과 정압을 이용한 새롭고 간단한 추력 측정 방법을 제안하고자 한다. 추력 측정기를 이용하여 추력을 얻는 경우 전체 추력에서 저항(drag)을 뺀 값을 측정하지만 측정된 압력 데이터를 이용한 추력 측정의 경우 실추력을 직접 계산할 수 있는 장점이 있다.
가설 설정
- 1. 비열비는 일정한 값을 가진다.
- 2. 측정된 피토 압력은 각 분할된 영역을 대표한다(축대칭 압력분포).
- 3. 각 분할 영역의 추력을 더한 값이 출구에서의 추력이다.
- 8은 노즐 출구 면에서의 피토 프로브를 통한 4개의 압력 측정 위치를 나타내는 것이다. 노즐 출구 면을 4개의 영역으로 나누었으며 각각의 영역에서의 피토 압력은 측정된 피토 압력이 대표한다고 가정하였다. Fig.
- 노즐 출구에서의 온도( 7C)는 노즐 유동이 등엔트로피 과정이라는 가정 하에 계산되고, 흐름속도는 이론적인 마하수를 대입하여 계산하였다. 실제 노즐 출구에 2차원 쐐기를 설치하여 선단에서 발생하는 충격파를 쉴리렌을 이용하여 가시화하였고, 이를 이용한 마하수 계산에서 근삿값 176을 얻었다.
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