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입구덕트 공기유량 및 압력손실 예측방법
The Prediction of Air Flow and Pressure Loss at Inlet Duct 원문보기

한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.14 no.1 = no.56, 2010년, pp.48 - 55  

이보화 (한국항공우주연구원 추진기관팀) ,  이경재 (한국항공우주연구원 추진기관팀) ,  양수석 (한국항공우주연구원 추진기관팀)

초록
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본 논문에서는 엔진고공환경 시험설비의 엔진 입구 덕트에서 측정한 전압력과 정압력 및 전온도를 통해 실시간으로 공기유량을 계산하고, 압력프로파일을 이용하여 경계층 레이크를 장착하지 않았을 경우에도 공기유량을 예측할 수 있는 방법을 기술하였다. 또한, 엔진입구배관에 걸친 덕트 연결부를 통한압력손실을 예측하고, 이를 통해 공기유량을 보정함으로써, 고공환경시험설비에서의 공기유량측정의 신뢰도를 향상시키고 설비유지측면에서의 운용성을 보고자 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this paper was to address the methodology of the air flow measurement using duct mach number that was considered area-weighed average obtained by total, static pressure and temperature measured at engine inlet duct. Without installing boundary rake, the prediction of air flow measurem...

주제어

#엔진고공환경 시험설비   #덕트 마하수   #공기유량   #압력손실   #레이크  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 그리고 안정실에서 엔진입구까지의 pressure loss factor를 정리하였으며 레이크가 장착되지 않았을 경우의 압력손실도 예측할 수 있음을 알 수 있었다. 공기유량 측정 및 압력손실에 대한 여러 다양한 방법을 사용하여 접근함으로써 고공시험설비의 공기유량 측정값의 신뢰성 및 안정성 그리고 설비유지측면에서의 운용성을 보고자 하였다.
  • 본 논문에서는 더미엔진(dummy engine)을 장착하고 공기유량을 2kg/s에서 10kg/s까지 2kg/s단위로 변화시키면서 05 section에 장착된 전압력 레이크, 온도 레이크, 경계층 레이크를 이용하여 측정한 압력과 온도로부터 계산한 덕트 마하수를 통해 실시간으로 공기유량을 계산하는 방법과 덕트 마하수의 함수인 유량계수(Cf)를 이용하여 경계층 레이크를 장착하지 않고도 공기유량을 측정할 수 있는 방법을 기술하였다.

가설 설정

  • (3)벽면에서의 덕트 마하수는 0이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
공기유량을 벤투리 유량계로 측정하는 방법으로는 고려할 수 없는 것은? 벤투리 유량계에서 측정하는 공기유량은 벤투리 유량계용 절대 압력계(1 포인트), 벤투리 유량계용 차압계(1 포인트), 벤투리 유량계용 온도계(1 포인트)를 사용해서 계산해오고 있다[2]. 그러나 이 방법으로는 엔진으로 공기가 유입되기 직전인 덕트 내 벽면의 마찰이나 각종 측정 레이크(Rake)에 의한 유동 분포 왜곡을 고려할 수 없으며, 안정실에서부터 슬라이딩 덕트, 01, 02 section에 이르기까지 공기 누설에 의한 압력손실로 인해 엔진으로 공급되는 실제 공기유량을 정확히 측정하기가 힘든 문제점이 있다. 따라서 공기유량 측정에 대한 개선 및 보완하기 위해서는 엔진입구 덕트 내 반경 방향의 압력 분포를 레이크를 통하여 측정하고, 그 결과를 사용하여 공기유량을 계산하는 방법을 채택해야 하며, 이는 주요 엔진성능을 결정하는 공기유량을 안정실 전단에서 뿐만 아니라 엔진입구에서도 측정함으로써 측정값의 신뢰성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
AETF에서의 공기공급시스템은 어떻게 구성되어 있는가? 한국항공우주연구원에서 보유중인 엔진고공환경시험설비(AETF)는 1999년 설치 이래로 국제표준에 부합한 측정체계의 구축, 군사규격 등에서 요구하는 다양한 시험기술을 개발하여 시험 항목을 확대하고, 시험설비의 측정 정확도 및 신뢰성을 검증함으로써 세계적으로 인증 받고자 노력하고 있다. 이 중 AETF에서의 공기공급시스템은 크게 입구공기여과기, 압축기, 공기건조기, 유량계, 안정실(Stilling chamber) 등으로 구성되어 있다[1].
AETF가 설치된 연도는? 한국항공우주연구원에서 보유중인 엔진고공환경시험설비(AETF)는 1999년 설치 이래로 국제표준에 부합한 측정체계의 구축, 군사규격 등에서 요구하는 다양한 시험기술을 개발하여 시험 항목을 확대하고, 시험설비의 측정 정확도 및 신뢰성을 검증함으로써 세계적으로 인증 받고자 노력하고 있다. 이 중 AETF에서의 공기공급시스템은 크게 입구공기여과기, 압축기, 공기건조기, 유량계, 안정실(Stilling chamber) 등으로 구성되어 있다[1].
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참고문헌 (5)

  1. 이진근, 김춘택, 양수석, 이대성 "고공 환경엔진 시험," 한국추진공학회지, 제9권 4호, 2005, pp.104-111 

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  2. Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices-Part 1, ISO5167-1, 1991-12-15 

  3. 한국항공우주연구원, "비행체 추진기관 고공성능시험의 신뢰도 향상과 비정상상태 시험 기술에 관한 연구", 2004 

  4. AGARD, "Uniform Engine Testing Program Phase I " 

  5. Robert W. Fox, Alan T. McDonald, Pilip J. Pritchard., "Introduction to fluid mechanics", 1934, pp.162 

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