초록 ▼

IV. 연구개발 결과

아래와 같이 본 연구를 통하여 2017년도 연구개발 목표를 완수하였다.
항우연에서 기수행된 다단터보차저 시스템 개발 결과에 대하여 국외 관련업체를 통한 기술자문을 수행하였으며 그 결과들을 반영하였다. 1 waste gate 시스템 해석에 대하여 상세 해석방법을 정리하였다. 향후 수행 예정인 다단 터보차저 시스템에 대한 고고도 환경 모사 성능 시험을 위하여 터보차저 시스템에 대한 고고도 운용성을 평가하였다. 이를 위하여 고고도 환경 모사시험 사이클을 정의하고 이에 따른 사이클 해석을 수행하였다.

IV. 연구개발 결과

아래와 같이 본 연구를 통하여 2017년도 연구개발 목표를 완수하였다.
항우연에서 기수행된 다단터보차저 시스템 개발 결과에 대하여 국외 관련업체를 통한 기술자문을 수행하였으며 그 결과들을 반영하였다. 1 waste gate 시스템 해석에 대하여 상세 해석방법을 정리하였다. 향후 수행 예정인 다단 터보차저 시스템에 대한 고고도 환경 모사 성능 시험을 위하여 터보차저 시스템에 대한 고고도 운용성을 평가하였다. 이를 위하여 고고도 환경 모사시험 사이클을 정의하고 이에 따른 사이클 해석을 수행하였다. 고고도 환경모사 시험 사이클에 대한 1차원 해셕 결과와 Ricardo 사의 WAVE를 이용한 시뮬레이션 해석 결과를 비교하였다. 이러한 결과를 바탕으로 고고도 환경시험 시험계획을 수립할 예정이다. 해외전문업체의 기술자문 결과를 반영하여 수냉식 열교환기를 적용한 경우에 대한 성능해석을 수행하였으며 공랭식 열교환기와의 중량을 비교하였다.
고고도 장기체공 무인기용 수소왕복엔진 시스템의 주요한 구성품인 터보차저의 원심 압축기와 열교환기에 대한 성능시험을 착수하였다. 소형 고속 원심압축기에 대한 선행 시험을 통하여 성능 및 불안정성 측정 절차를 수립하였다. 설계결과를 반영한 공랭식 열교환기 코어에 대한 압력강하 특성 평가 예비시험을 착수하였다. 또한 수냉식 열교환기 성능평가를 위한 시험리그를 구축하였다.
1단 터보차저 지상성능시험을 수행하여 해석 결과를 검증하고 입구 감압에 대한 터보차저 성능변화를 확인하였다. 3단 터보차저 시스템 중 IP와 HP 터보차저로 구성된 2단 터보차저에 대한 지상성능시험리그를 구축하였다. 항우연이 보유하고 있는 엔진 고도성능시험설비를 활용하여 3단 터보차저 조립체의 고고도 성능시험을 위한 시험리그를 설계하였다.
고고도 장기체공 무인기용 수소왕복엔진을 위한 액체수소 저장 및 공급시스템에 대한 개념설계를 수행하였다.
본 과제의 협동연구기관인 한국기계연구원에서는 최적 매핑을 통한 수소왕복엔진 성능최적화를 위한 연구를 수행하였으며 시험결과를 바탕으로 수소왕복엔진 성능최적화를 위한 개선방안을 도출하였다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

IV. Results of the research

The research and development goal of 2017 was accomplished through this study as follows.
Technical consultation was carried out by an oversea specialist company about the result of the multi-stage turbocharger system design which carried out at KARI. The result

IV. Results of the research

The research and development goal of 2017 was accomplished through this study as follows.
Technical consultation was carried out by an oversea specialist company about the result of the multi-stage turbocharger system design which carried out at KARI. The results have been applied to this project. Detailed analysis methods for 1 waste-gate system analysis was summarized. The high altitude operation of the turbocharger system was evaluated for the high altitude environmental performance test of the multi-stage turbochager system to be carried out in the future. For this purpose, high altitude environmental simulation test cycles were defined and cycle analysis was performed. We compared the results of the 1-D analysis of the simulation test cycle with the simulation results using Ricardo's WAVE. Based on these results, we plan to establish the high altitude test plan. Performance analysis was carried out in case of applying water-cooled heat exchanger to reflect the result of technical consultation of overseas specialists. We also compared weight with air-cooled heat exchanger.
The performance test of the centrifugal compressor and the heat exchanger, which are major components of the hydrogen reciprocating engine system for HALE UAV, have been started. Performance and instability measurement procedures were established through pre-tests on a small high speed centrifugal compressor. Preliminary tests for the evaluation of the pressure drop characteristics for the air-cooled heat exchanger cores to which the design results were applied have been started. In addition, a test rig for evaluating the performance of water-cooled heat exchangers was constructed.
Ground performance test of 1 stage turbocharger was conducted to verify the analysis results and to confirm the turbocharger performance change to the inlet de-pressurization. We constructed a ground performance test rig for a two-stage turbocharger consisting of IP and HP turbocharger in a three-stage turbocharger system. A test rig for high performance testing of a 3-stage turbocharger assembly by utilizing the engine altitude performance test facility of KARI.
Conceptual design of a liquid hydrogen storage and supply system for the hydrogen engine of HALE UAV was performed.
The Korea Institute of Machinery & Materials, which is a collaborative research institute of this project, conducted a study to optimize the performance of the hydrogen reciprocating engine through the optimal mapping. Based on the test results, the improvement plan for optimizing the performance of the hydrogen engine was suggested.

(출처 : SUMMARY 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 10
• 목차 ... 12
• 표목차 ... 14
• 그림목차 ... 16
• 제 1 장 서론 ... 21
• 제 1 절 기술개발의 필요성 ... 21
• 제 2 절 기술개발의 목표 및 범위 ... 22
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 23
• 제 1 절 국내 기술개발 현황 ... 23
• 제 2 절 해외 기술개발 현황 ... 26
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 30
• 제 1 절 수소왕복엔진 시스템 최적화 설계 및 해석 ... 30
• 제 2 절 구성품 성능시험 ... 79
• 제 3 절 다단 터보차저 조립체 지상시험리그 구축 ... 95
• 제 4 절 액체수소 저장 및 공급시스템 개념설계 ... 126
• 제 5 절 왕복엔진 수소연료 적용성 선행연구 ... 142
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외 기여도 ... 164
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 167
• 제 6 장 참고 문헌 ... 168
• 끝페이지 ... 170