[보고서]차세대 극초음속 스크램제트엔진의 성능 향상 및 최적화 연구

양수석

차세대 극초음속 스크램제트엔진의 성능 향상 및 최적화 연구
Hypersonic Scramjet Engine Performance Improvement and Optimization 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	한국항공우주연구원 Korea Aerospace Research Institute
연구책임자	양수석
참여연구자	강상훈 , 이양지 , 이경재 , 박부민 , 김형모 , 이보화 , 강영석 , 박태춘
보고서유형	연차보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2011-01
과제시작연도	2010
주관부처	산업통상자원부
사업 관리 기관	한국항공우주연구원 Korea Aerospace Research Institute
등록번호	TRKO201300029199
과제고유번호	1345136533
사업명	한국항공우주연구원연구운영비지원
DB 구축일자	2013-09-28

초록 ▼

III. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구의 최종목표는 “구성품 및 통합엔진 지상시험을 통한 스크램제트 엔진의 비행시험용 최적 형상 도출” 로 세부적인 연구목표 및 범위는 아래와 같다.
1차년도(2010)
연구개발목표
· 스크램제트 엔진 구성품 설계 및 해석
· 스크램제트 엔진 흡입구 지상시험
· 스크램제트 엔진 연소기 지상시험
연구개발내용 및 범위
- 스크램제트 엔진 흡입구/연소기/노즐 설계 및 해석
- 스크램제트 엔진 흡입구 시동성능 향상 및 지상시험검증
- 고에너지 스크램제트 엔진 연소기 효율성능 개선 및 지상시험검증
2차년도(2011)
연구개발목표
· 엔진구성품 통합 최적화 설계 및 제작
· 모델 스크램제트 엔진 비연속식 풍동 지상시험
· 탄화수소계 스크램제트 엔진 기초연구
연구개발내용 및 범위
- 스크램제트 엔진 흡입구/연소기/노즐 통합 최적화 설계 및 제작
- 비연속식 풍동을 이용한 모델 스크램제트 엔진의 지상시험수행
- 탄화수소 스크램제트엔진 기초연구
3차년도(2012)
연구개발목표
· 스크램제트 엔진 성능개선 및 내열설계
· 모델 스크램제트 엔진 연속식 풍동 지상시험
· 스크램제트 엔진의 비행시험용 최적 형상 도출
연구개발내용 및 범위
- 지상시험결과를 반영한 스크램제트 엔진의 성능개선 및 내열설계
- 연속식 풍동을 이용한 모델 스크램 제트엔진의 지상시험수행
- 스크램제트 엔진의 비행시험용 최적 형상 도출

Abstract ▼

III. Contents and Scope of the Research
1st Year(2010)
Objectives
· Design / Analysis of model scramjet engine component
· Model Scramjet engine intake ground test
· Model scramjet engine combustor ground test
Scope
- Model scramjet engine intake/combustor/nozzle design and analysis
- Scramjet engine intake startability enhancement and groudn test
- Scramjet engie combustor performance enhancement and groudn test
2nd Year(2011)
Objectives
· Optimal design and manufacturing of the engine component
· Shock tunnel test of model scramjet engine
· Fundamental study of Hydrocarbon fuel scramjet engine
Scope
- Optimal design and manufacturing of the engine component
- Shock tunnel test of model scramjet engine
- Fundamental study of Hydrocarbon fuel scramjet engine
3rd Year(2012)
Objectives
· Performance Improvement of scramjet engine
· Ground test of model scramjet engine by blow down wind tunnel
· Design of final configuration of the model scramjet engine
Scope
- Scramjet engine performance improvement based on the ground test results
- Ground test of model scramjet engine by blow down wind tunnel
- Design of final configuration of the model scramjet engine

목차 Contents

표지 ... 1
제출문 ... 3
요약문 ... 4
SUMMARY ... 6
CONTENTS ... 8
목차 ... 10
표 목차 ... 12
그림 목차 ... 13
제1장 서론 ... 16
제1절 기술개발의 필요성 ... 16
제2절 기술개발의 목표 및 범위 ... 18
제2장 국내외 기술개발 현황 ... 20
제1절 국내 기술개발 현황 ... 20
제2절 해외 기술개발 현황 ... 23
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 25
제1절 스크램제트 엔진 시험설비 (SETF) 보완 ... 25
1. 스크램제트 엔진 시험설비(SETF) ... 28
2. SETF 시동 성능 및 개선 ... 32
제2절 스크램제트 엔진 흡입구 설계 및 성능시험 ... 42
1. 실험장치 구성 ... 43
2. 시험 결과 ... 45
3. 결론 ... 49
제3절 스크램제트 엔진 연소기 지상성능시험 ... 50
1. 시험설비 ... 50
2. 시험 모델 ... 51
3. 성능 시험 ... 68
제4절 결론 ... 105
제4장 연구개발목표 달성도 및 대외 기여도 ... 106
제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 110
제6장 참고문헌 ... 111

표/그림 (96)

표 그림 2.1.1 서울대학교 극초음속 충격파 터널
표 그림 2.1.2 경북대학교 램제트 엔진 시험설비
표 그림 2.1.3 국내 최초 독자설계를 통해 초음속 연소에 성공한 항우연의 S1 스크램제트 엔진모델
표 그림 2.1.4 Schematic of physical model and computational domain
표 그림 2.1.6 연소효율 96%로 개선된 항우연의 스크램제트 엔진연소기
표 그림 2.1.5 Pressure contours in the internal region of scramjet engine
표 그림 2.1.7 항우연이 독자설계한 순추력 285N, 마하 7.7 스크램제트 엔진
표 그림 2.2.1 미국의 탄화수소계 연료를 사용한 Mach 6급 스크램제트 엔진 X-51A
표 그림 2.2.3호주, 미국 등의 비행시험 프로그램
표 그림 2.2.2 프랑스의 스크램제트 엔진 LEA 비행시험 프로그램 개념
표 그림 3.1.1 Operating envelopes of each blowdown test facility
표 그림 3.1.2 Schematic of the SETF
표 그림 3.1.14 Operating envelope of the Scramjet engine test facility(SETF)
표 그림 3.1.15 Schematics of Engine Test cell
표 그림 3.1.16 Starting characteristics at room temperature in Mach 3.5 condition
표 그림 3.1.17 Configuration of the existing ejector system
표 그림 3.1.18 Ejector pipe modification
표 그림 3.1.19 Ejector nozzle modification
표 그림 3.1.20 Ejector performance prediction
표 그림 3.1.21 Prediction and results of the ejector performance
표 그림 3.1.22 Mach number distributions in the Mach 7.0 2D nozzle
표 그림 3.1.23 Starting characteristics at Mach 6.7 condition
표 그림 3.1.24 Starting characteristics of the SETF
표 그림 3.2.1 고속추진기관 시험설비 엔진 시험부
표 그림 3.2.2 Assembly drawing of the intake test model
표 그림 3.2.3 Variation of sidewall configurations of the model
표 그림 3.2.4 Effects of Sidewall configuration change
표 그림 3.2.5 Oblique shock train vs. Normal shock train
표 그림 3.2.7 Intake unstart with normal shock train (B type)
표 그림 3.2.6 Intake unstart with oblique shock train (S type)
표 그림 3.2.8 Performance of various kinds of isolators
표 그림 3.3.1 연소기 시험모델 개요
표 그림 3.3.2 Fuel Injection Plate
표 그림 3.3.3 Cavity type combustor
표 그림 3.3.4 Cavity 형상에 따른 연소반응 양상
표 그림 3.3.5 Perfectly stirred reaction model 개념도
표 그림 3.3.6 Cavity Specification
표 그림 3.3.7 Schematic of Inflow flange
표 그림 3.3.8 Schematic of Isolator Plate
표 그림 3.3.9 Schematic of Fuel Injection Plate
표 그림 3.3.11 Schematic of Top/bottom plates
표 그림 3.3.10 Schematic of Supersonic Combustor Plate
표 그림 3.3.12 Schematic of Side plate
표 그림 3.3.13 Schematic of Outflow flange
표 그림 3.3.14 성능시험 (φ = 0.26)
표 그림 3.3.15 Wall Pressure Distribution with No-Cavity
표 그림 3.3.17 Comparison of No-Cavity with ɸ = 0.26
표 그림 3.3.16 Comparison of No-Cavity with ɸ = 0.17
표 그림 3.3.18 Comparison of No-Cavity with ɸ = 0.46
표 그림 3.3.19 Wall Pressure Distribution with Plain-Cavity
표 그림 3.3.21 Comparison of Plain-Cavity with ɸ = 0.26
표 그림 3.3.20 Comparison of Plain-Cavity with ɸ = 0.17
표 그림 3.3.22 Comparison of Plain-Cavity with ɸ = 0.46
표 그림 3.3.23 Wall Pressure Distribution with Zigzag-Cavity
표 그림 3.3.25 Comparison of Zigzag-Cavity with ɸ = 0.26
표 그림 3.3.24 Comparison of Zigzag-Cavity with ɸ = 0.17
표 그림 3.3.27 Comparison Pressure Distribution with ɸ = 0.17
표 그림 3.3.26 Comparison of Zigzag-Cavity with ɸ = 0.46
표 그림 3.3.28 Comparison Pressure Distribution with ɸ = 0.26
표 그림 3.3.29 Comparison Pressure Distribution with ɸ = 0.46
표 그림 3.3.30 Estimated Combustion Efficiency with ɸ = 0.17
표 그림 3.3.31 Estimated Combustion Efficiency with ɸ = 0.26
표 그림 3.3.32 Zigzag cavity Plate 1 + No Cavity Plate 2(ɸ = 0.1)
표 그림 3.3.34 Zigzag cavity Plate 1 + No Cavity Plate 2(ɸ = 0.3)
표 그림 3.3.33 Zigzag cavity Plate 1 + No Cavity Plate 2(ɸ = 0.2)
표 그림 3.3.35 Zigzag cavity Plate 1 + Plain Cavity Plate 2
표 그림 3.3.37 Zigzag cavity Plate 1 + Plain Cavity Plate 2(ɸ = 0.2)
표 그림 3.3.36 Zigzag cavity Plate 1 + Plain Cavity Plate 2(ɸ = 0.1)
표 그림 3.3.39 Zigzag cavity Plate 1 + Zigzag cavity Plate 2
표 그림 3.3.38 Zigzag cavity Plate 1 + Plain Cavity Plate 2(ɸ = 0.3)
표 그림 3.3.40 Zigzag cavity Plate 1 + Zigzag Cavity Plate 2(ɸ = 0.0)
표 그림 3.3.41 Zigzag cavity Plate 1 + Zigzag Cavity Plate 2(ɸ = 0.1)
표 그림 3.3.43 Zigzag cavity Plate 1 + Zigzag Cavity Plate 2(ɸ = 0.3)
표 그림 3.3.42 Zigzag cavity Plate 1 + Zigzag Cavity Plate 2(ɸ = 0.2)
표 그림 3.3.44 Plain cavity Plate 2 + Zigzag cavity Plate 2
표 그림 3.3.45 Plain cavity Plate 2 + Zigzag cavity Plate 2(ɸ = 0.0)
표 그림 3.3.46 Plain cavity Plate 2 + Zigzag cavity Plate 2(ɸ = 0.1)
표 그림 3.3.47 Plain cavity Plate 2 + Zigzag cavity Plate 2(ɸ = 0.2)
표 그림 3.3.49 No cavity Plate 2 + Zigzag cavity Plate 2
표 그림 3.3.48 Plain cavity Plate 2 + Zigzag cavity Plate 2(ɸ = 0.3)
표 그림 3.3.50 No cavity Plate 2 + Zigzag cavity Plate 2(ɸ = 0.0)
표 그림 3.3.52 No cavity Plate 2 + Zigzag cavity Plate 2(ɸ = 0.2)
표 그림 3.3.51 No cavity Plate 2 + Zigzag cavity Plate 2(ɸ = 0.1)
표 그림 3.3.54 Plain cavity Plate 2 + No cavity Plate 2
표 그림 3.3.53 No cavity Plate 2 + Zigzag cavity Plate 2(ɸ = 0.3)
표 그림 3.3.56 Plain cavity Plate 2 + No cavity Plate 2(ɸ = 0.2)
표 그림 3.3.55 Plain cavity Plate 2 + No cavity Plate 2(ɸ = 0.1)
표 그림 3.3.58 No cavity Plate 2 + Plain cavity Plate 2
표 그림 3.3.57 Plain cavity Plate 2 + No cavity Plate 2(ɸ = 0.3)
표 그림 3.3.59 No cavity Plate 2 + Plain cavity Plate 2(ɸ = 0.0)
표 그림 3.3.60 No cavity Plate 2 + Plain cavity Plate 2(ɸ = 0.1)
표 그림 3.3.62 No cavity Plate 2 + Plain cavity Plate 2(ɸ = 0.3)
표 그림 3.3.61 No cavity Plate 2 + Plain cavity Plate 2(ɸ = 0.2)
표 그림 3.3.63 Multi Injection : 전방(0.26) + 후방(0.1)
표 그림 3.3.64 Multi Injection : 전방(0.26) + 후방(0.2)
표 그림 3.3.65 Multi Injection : 전방(0.26) + 후방(0.3)

과제명(ProjectTitle) :	-
연구책임자(Manager) :	-
과제기간(DetailSeriesProject) :	-
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
키워드(keyword) :	-
과제수행기간(LeadAgency) :	-
연구목표(Goal) :	-
연구내용(Abstract) :	-
기대효과(Effect) :	-

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