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[국내논문] 이중연소 램제트엔진의 성능해석 기법
Performance Analysis Method for Dual Combustion Ramjet Engines 원문보기

한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집, 2011 Apr. 28, 2011년, pp.326 - 330  

서봉균 (한국항공대학교대학원 항공우주 및 기계공학과) ,  염효원 (한국항공대학교대학원 항공우주 및 기계공학과) ,  성홍계 (한국항공대학교대학원 항공우주 및 기계공학부) ,  길현용 (국방과학연구소 1본부 5부) ,  윤현걸 (국방과학연구소 1본부 5부)

초록
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이중연소 램제트엔진의 아음속 연소기의 연소가스와 스크램제트 모드로 흡입되는 흡입공기의 혼합 및 초음속 연소를 고려한 이중연소램제트 성능해석 기법을 개발하고 검증하였다. 극초음속 흡입구의 유동특성을 고려하기 위하여 Taylor-Maccoll 방정식을 사용하였으며 초음속 연소기 해석을 위해 준 1차원 연소모델 및 CEA를 이용한 화학 평형 모델을 적용하였다. 개발된 모델을 통하여 계산된 흡입구와 연소기에서의 열역학 데이터를 수치해석 결과와 비교하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Development and validation of performance analysis model for dual combustion ramjet engines has been performed. A typical performance model for hypersonic intake flow and supersonic mixing and combustion was demonstrated; Taylor-Maccoll equation for coaxial intakes and a quasi-one dimensional reacti...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 이중연소램제트 성능해석 기법의 개발 및 검증에 그 목적이 있다.
  • 본 연구는 열역학-공기역학적 이론을 기반으로 하여 이중 연소 램제트 엔진 성능해석 모델을 제 안하였다. 극초음속 흡입구의 외부 압축 영역을 설계 및 해석하고 결과를 통해 압축 각도 분포에 따른 영향을 비교하였다.

가설 설정

  • 계산 과정에 전온도와 화학 조성 변화를 고려하기 위하여 CEA 화학평형모델을 사용하였다. 온도 및 화학조성 변화율은 미리 설정한 연소 구간 내에서 일정한 변화율을 가정한다.
  • 연소기 출구 이후 유동은 동결유동(Frozen flow)으로 가정하여 해석한다. 노즐의 형태는 확산 노즐로 확산부에서의 손실은 실험적인 값을 적용하였다.
  • 성능 해석의 노즐 영역은 동결 유동으로 가정하였다. 수치 해석 결과에서는 노즐 영역에서 기울기가 변하는 지점이 있으므로 노즐 영역에서도 화학반응이 발생하고 있음을 알 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
극초음속 흡입구의 유동특성과 초음속 연소기 해석을 위해 무엇을 사용하였는가? 이중연소 램제트엔진의 아음속 연소기의 연소가스와 스크램제트 모드로 흡입되는 흡입공기의 혼합 및 초음속 연소를 고려한 이중연소램제트 성능해석 기법을 개발하고 검증하였다. 극초음속 흡입구의 유동특성을 고려하기 위하여 Taylor-Maccoll 방정식을 사용하였으며 초음속 연소기 해석을 위해 준 1차원 연소모델 및 CEA를 이용한 화학 평형 모델을 적용하였다. 개발된 모델을 통하여 계산된 흡입구와 연소기에서의 열역학 데이터를 수치해석 결과와 비교하였다.
램제트와 스크램제트 엔진이 재사용 비행체에 적합하지 않은 이유는 무엇인가? 특히 특별한 구동 장치 없이 초음속 이상의 속도에서 작동할 수 있는 램제트와 스크램제트 엔진을 이용한 재사용 비행체가 많이 연구되고 있다. 하지만 이 두 엔진은 비행 마하수에 따른 작동 영역에 제한이 있으므로, 한 하나의 엔진으로 광범위한 작동 영역이 필요한 재사용 발사체로 적합하지 않다[1]. 이에 따라 미국, 유럽 등의 기술 선진국에서는 두 엔진을 복합한 형태의 엔진을 연구하고 있다.
이중 연소 램제트 엔진의 역할은 무엇인가? 이 중 연소 램제트(DCR, Dual Combustion Ramjet) 엔진은 이러한 복잡함을 배제하고 고정된 형상에서 초음속과 낮은 극초음속의 비행 영역에서 작동한다. 이중 연소 램제트 엔진은 아음속 연소 기와 초음속 연소기를 동시에 작동시키며, 고정된 형상인 흡입구를 통하여 연소기에 아음속 유동과 초음속 유동을 공급한다. 이 두 연소기는 전체 비행 영역에서 작동하는데, 초음속 비행 시 아음속 연소기에서 대부분의 추력이 발생하며, 극초음속 비행 시에는 초음속 연소기에서 주추력을 발생시킨다(Fig.
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