초록 ▼

연구의 목적 및 내용
현대 항공우주 분야에 있어서 가장 중요한 관심 주제는 저비용, 고신뢰도를 갖는 초고속 비행체 개발에 있다. 이 같은 차세대 추진기관을 개발하는 데 있어서, 현재 가장 큰 이슈는 모든 비행체가 겪게 되는 비설계점의 순간적인 성능 저하를 제어하고, 가능하면 보다 쉽게 성능을 향상 기술이다. 종래의 수동적 제어 방법이나 혹은 비행체 자체를 가변형으로 제작하는 기술이 유동을 제어하는데 있어서 한계를 드러내고 있는 상황에서 본 연구는 레이저 에너지 조사에 의한 초음속/극초음속 유동 제어 방법을 수치적 기법과 실험적

연구의 목적 및 내용
현대 항공우주 분야에 있어서 가장 중요한 관심 주제는 저비용, 고신뢰도를 갖는 초고속 비행체 개발에 있다. 이 같은 차세대 추진기관을 개발하는 데 있어서, 현재 가장 큰 이슈는 모든 비행체가 겪게 되는 비설계점의 순간적인 성능 저하를 제어하고, 가능하면 보다 쉽게 성능을 향상 기술이다. 종래의 수동적 제어 방법이나 혹은 비행체 자체를 가변형으로 제작하는 기술이 유동을 제어하는데 있어서 한계를 드러내고 있는 상황에서 본 연구는 레이저 에너지 조사에 의한 초음속/극초음속 유동 제어 방법을 수치적 기법과 실험적 연구를 통해 적용하고 흡입구 내/외부의 충격파를 효과적으로 제어할 수 있는 기술을 개발하고자 한다.
연구결과
LED(레이저 에너지 조사) 유도 플라즈마 생성
- 정지/초음속/극초음속 유동장 내 LED에 의한 플라즈마 및 Blast Wave 전파 관찰
- 플라즈마 생성 과정 및 에너지 전달 효과의 수치적 모사
LED를 이용한 충격파-충격파 간섭 효과 제어
- 모델 전방에 충격파-충격파 간섭 효과(Edney IV 조건) 재현 및 LED를 통한 제어 효과 검증
- Edney IV (충격파-충격파 간섭 조건) 조건의 발생 조건 확인, 압력 데이터 등을 통한 항력 감소 효과 계측
LED를 이용한 정규반사-마하반사 전이 제어
- 이중해 조건을 만족하는 두 개의 쐐기로 구성된 모델을 이용한 충격파의 정규반사-마하반사 전이 제어
LED를 이용한 흡입구 압축면 박리 제거
- 초음속/극초음속 비행체의 흡입구 압축면에서 흔히 발생하는 꺾임면 주위의 박리 유동을 LED를 통하여 효과적으로 제어
LED를 이용한 흡입구 성능향상
- LED를 이용한 극초음속 흡입구 외부 충격파 시스템 형상 제어 연구
- 조사된 레이저 에너지, 위치, 반복성 등에 의한 제어 효과 분석
- LED를 이용하여 초음속 흡입구 내부 종단 수직 충격파의 위치 제어
- LED의 에너지 수준에 따른 충격파의 정규반사-마하반사 특성 분석
- 비설계점에서의 LED유무에 따른 초음속 흡입구 유동 수치해석
연구결과의 활용계획
● 레이저 에너지 응용 연구분야에 레이저 유도 플라즈마 생성 조건 데이터
● 유동과 레이저 유도 플라즈마 간 상호작용에 대한 학술적 기여
● 레이저 추진기관 같은 레이저를 이용한 미래형 추진기관 개발에 활용
● 초고속 유동 제어 기술 확보
● 초고속 추진기관 개발 사업에 관련 기술 제공 및 활용
● 초음속 추진기관의 성능 향상을 도모하기 위한 제어 기술로의 활용
● 극초음속 추진기관의 성능 향상을 도모위한 제어 기술로의 활용
● 향후 연구소 및 산업체에 초고속 추진기관 개발에 필요한 인력양성

Abstract ▼

Purpose&contents
In modern aerospace applications, the major topics of interest are the development of low-cost, high-reliability, high-speed aircraft. Because these high-speed vehicles mostly operate in a off-design point that result in the performance degradation, many researcher are trying to

Purpose&contents
In modern aerospace applications, the major topics of interest are the development of low-cost, high-reliability, high-speed aircraft. Because these high-speed vehicles mostly operate in a off-design point that result in the performance degradation, many researcher are trying to develop an instantaneous control mechanism. Conventional passive control method or variable geometry structure reveal limitation in flow control performance. This research try to
● Development of the control technology for the supersonic/hypersonic flow using laser energy deposition
● Development of the technology to improve the performance of supersonic/hypersonic intake applying the flow control technology using laser energy deposition
Result
Plasma and blast wave generation using Laser Energy Deposition(LED)
- Observation of plasma and blast wave induced by LED in quiescence/supersonic/hypersonic flow
- Computational simulation for the generation of plasma using energy deposition
Control of shock-shock interaction using LED
- Control of shock-shock interaction for the sphere and wedge model using LED
- Computational simulation and Experiments for Edney IV condition in supersonic and hypersonic flow
Control of transition between Mach reflection and regular reflection using LED
- Control of transition between Mach reflection and regular reflection using LED
Control of separation on the double wedge model using LED
- Control of separation that is generated from the joint region of double wedge
Performance improvement of the intake using LED
- Control of external shock system outside the hypersonic inlet using LED
- Control effect of LED depends on the energy, location, repetition, etc
- Control of terminal normal shock inside the supersonic intake using LED
- Control of the transition between Mach and regular reflection
- Control of internal/external flow condition on the intake flow at on/off design conditions using LED
Expected Contribution
● Data provision for the generating conditions of plasma induced by LED to the applied research area using laser energy
● Scientific contribution for the interaction between flow and plasma induced by LED
● Application of development for the future propulsion system using laser energy
● Establishment of the technology for the high speed flow control using LED
● Application and technology provision to the high speed vehicle development industry
● Application for the performance improvement of supersonic vehicle as control technology
● Application for the performance improvement of hypersonic vehicle as control technology
● Human resource training required for the development of high speed propulsion system

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 가. 연구 개발의 목적 ... 6
• 나. 연구 과제의 중요성 ... 7
• 다. 연구 개발의 범위 ... 8
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 가. 국내·외 연구동향 및 기존연구의 문제점 ... 10
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 14
• 연구수행 내용 ... 14
• 연구수행 결과 ... 15
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 73
• 연구 목표 달성도 ... 73
• 관련 분야에의 기여도 ... 73
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 74
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 74
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 76
• 8. 참고문헌 ... 77
• 9. 연구성과 ... 79
• 10. 기타사항 ... 93