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문제 정의
- JAPHAR 는 마하 4-8에서 작동하는 수소연료 이중 모드 램제트의 개발을 목표로 하였으며, 이 과정에서 공기열역학에 대한수치해석 코드의 개량 및 검증뿐만 아니라 장차 수행될 비행시험에 대한 개념을 개발하고자 하였다. 2000-2002년 사이 마하수 4.
- 26에 나타나 바와 같이 복합 사이클 엔진을 중심으로 연구를 수행하고 있다. 복합 사이클 엔진은 이젝터제트, 램제트, 스크램제트, 로켓 모드로 구성되어 있으며, 엔진구성 요소, 엔진 시스템, RJTF(Ramjet Test Facility) 에서의 실험적 연구 등을 통해 SSTO 우주 비행체 추진시스템의 개발을 목표로 한다. 복합 사이클 엔진의 작동모드는 Fig.
- 본논문은 앞서 초음속 공기 흡입 추진기관의 개념및 스크램제트 추진기관의 개발사에 대해 정리한논문의 속편으로 최근 선진국들의 스크램제트 개발 프로그램 및 국내 연구 동향을 살펴봄으로써스크램제트 엔진의 국내외 기술 현황을 파악하고자 한다.
- 여기서는 CIAM(Central Institute of Aviation Motors) 의 HFL(Hypersonic Flying Laboratory)를 중심으로러시아의 극초음속 비행체 연구 진행을 살펴보고자 한다.
- 극초음속 공기 흡입 추진분야 중에서는 스크램제트, RBCC, TBCC 등이 각각 독립적으로 연구되고 있다. 여기에서는 NASA의 Hyper-X를 비롯해 공군과 DARPAfDefence Advanced Research Projects Agency)의 FALCON과 해군과 DARPA 의 HyFly 등에 관한 조사를 통해 미국의 극초음속 비행체 연구 진행을 살펴보고자 한다.
- 5-5 사이에서 아음속 연소 및 초음속 연소가 발생하도록 설계되어 있으며, Ⅰ단계에서는 마하 5 이상에서만 초음속 연소가 발생하도록 설계되어 있다. 위와 같은 비행시험을 통해 CIAM-NASA는 이중 모드 스크램제트 엔진 작동, 연료 냉각 엔진 구조, 엔진 구조물의 온도 계측 및 비행조건의 함수로서 연료 배분 및 유량의 능동제어 등과 같은 구체적인 현상들을 증명하고자 하였다.
- 4까지 약 77초간 비행시험이 수행되었다. 이러한 일련의 비행시험으로 CIAMe비행중의 초음속 연소 현상을 증명하려 하였으며, 더불어 지상시험 및 비행시험 간의 상관관계를 도출하여 스크램제트 엔진의 설계 및 개발 기술을 확립하고자 하였다. 극초음속 비행 실험 장치인 HFL Kholod는 SA-5 지대공 미사일의 선 두부에 부착되어 비행시험이 수행되었으며, 이는 SA-5 미사일 궤적이 극초음속 비행시험 요구 조건에 부합하였기 때문이다.
- 첫 지상시연엔진 (GDE 1, Ground Demonstrator Engine 1)은 하나의 유로를 가진 고정형상으로 엔진의 구조적 검증과 성능 측정 및 엔진 개발의 리스크 감소를 통해 X-43C 엔진 개발을 지원한다. 이어지는GDE 2는 X-43C의 비행체형상을 고려하여 제작되며 추진시스템의 검증과 엔진의 열 문제 및 가변형상 성능의 확인 등을 목적으로 하고 있다. X-43C 엔진은 HyTech 프로그램에 의해 개발된세 개의 엔진 모듈을 적용하여 비행시험을 수행한다.
- 그러나 현재까지 공격 목표식별 능력 및정확도 관련 기술에서는 큰 진전이 있어왔으나방호 능력이 우수한 지하 목표물을 빠른 시간 내에 공격하는 데는 여전히 한계가 존재한다. 이에미 공군과 DARPA는 FALCON 프로그램을 통해이러한 한계를 극복하고자 한다. FALCONe 크게 2010년까지 SLV(Small Launch Vehicle)# 개발하는 단기 과제와 HCV (Hypersonic Cruise Vehicle)를 2025년까지 개발하는 장기 과제로 나뉘어 진다.
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