해성Ⅰ의 공기흡입식 엔진 성능 검증을 위한 지상시험평가

정재원(Jaewon Jung),김종진(Jongjin Kim),박상우(Sangwoo Park),김상용(Sangyong Kim),김무곤(Moogon Kim),김태훈(Taehoon Kim) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.5

해성Ⅰ에 사용되는 공기흡입식 엔진은 초기 발사추력을 제공하는 부스터가 분리된 후 목표물까지 비행할 수 있는 2차 추진기관이다. 유도탄이 비행을 하는 동안 이동방향 및 고도를 원하는 대로 제어하기 위해서는 체계종합에서의 엔진 성능 검증이 필수적이며, 이를 위해 비행시험 전 지상에서 유도탄 체계의 엔진시동시험을 수행하여야 한다. 본 논문은 해성Ⅰ에 사용되는 공기흡입식 엔진의 성능검증을 위한 지상 시험, 평가 방법을 제시한다. The Air-breathing engine like Sea-StarⅠ is a second propulsive force generator to fly to the target after the booster generating initial propulsive force is separated. The performance of Sea-StarⅠ engine should be verified because the cruise missile controls direction and altitude during flight, so ground engine test is executed before flight test. This these presents evaluation method of ground engine test to verify performance of Sea-StarⅠ"s engine.

공기 흡입 엔진의 총추력 및 측추력 분석

김정우(Jeongwoo Kim),정치훈(Chihoon Jung),안동찬(Dongchan Ahn),이규준(Kyujoon Lee) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5

공기 흡입 엔진을 개발하기 위해서는 지상 시험을 통한 추력 측정이 반드시 필요한데, 공기 흡입 엔진은 추력 측정 장치에서 측정된 값 이외에도 엔진 흡입구로 들어오는 공기 유동에 의한 힘을 고려하여 총추력을 계산해야 한다. 또한 다분력 추력 측정 장치를 활용하여 요와 피치 방향의 측추력도 정확하게 측정하고 분석할 수 있어야 한다. 래버린스 씰 격리, 1축 총추력 계산, 다분력 추력 측정 장치 개발, 측추력 분석 등의 일련 과정을 통해 공기 흡입 엔진의 총추력을 정밀하게 추정하여 엔진 성능을 보다 정확하게 평가할 수 있게 하였다. It is definitely important to measure thrust during ground test when developing air-breathing engine, and in case of air-breathing engine, gross thrust should be calculated considering not only the measured thrust but also the force induced by the air flow of engine intake. Also, side thrust like yaw and pitch should be measured and analyzed using multi-component thrust measurement system. Engine performance was accurately evaluated by calculating the gross thrust of air breathing engine precisely which is analyzed from below serial procedure: labyrinth seal isolation, 1-axis gross thrust calculation, develop multi-component thrust measurement system, and side thrust analysis.

저속비행용 공기흡입식 엔진 고도시험장치 개발

기덕종(Dockjong Ki),오성환(Sunghwan Oh),이미현(Mihyeon Lee),김지현(Jihyun Kim) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.5

고고도에서 저속으로 비행하는 가스터빈엔진의 운용성 확인을 위해 압력 환경만을 모사하는 기존 시험설비에 온도모사를 위한 장치와 소형엔진 시험에 적합하도록 일부 장치를 추가하여 저속비행용 공기흡입식 엔진 고도시험장치를 개발하였다. 성능자료가 확보된 기존엔진의 비교시험을 통해 시험장치의 신뢰도를 확보하였고 45,000ft 고도까지 시험이 가능함을 확인하였다. An altitude engine test facility(AETF) for low speed flight air breathing engine was developed by adding temperature simulation system and some other subsystems necessary for small engine test to the existing test facility, which can simulate altitude pressure only. The reliability of the test facility was validated by testing an engine for which the performance is known. Capability of the test altitude was confirmed to be 45,000ft.

한국항공우주연구원 스크램제트 엔진 시험설비

이양지(Yang Ji Lee),양인영(Inyoung Yang),김춘택(Chun Taek Kim) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12

한국항공우주연구원은 공기 흡입식 추진기관의 성능 시험 영역을 극초음속, 고고도 영역으로 확장하고자 2000년부터 스크램제트 엔진 시험설비(SETF)의 설계 및 개발에 착수하였다. SETF 주요 요소설비의 구축은 2009년 6월 완료하였다. SETF는 고압공기 공급원, 고온 공기 공급시스템, 엔진 시험부, 공기 이젝터 배기 시스템, 액체/기체 연료 공급시스템, 제어 및 데이터 처리 장치로 구성된다. 본 시험설비에서는 마하 6.7 스크램제트 엔진 흡입구 공력 성능시험, 마하 5급 탄화수소 엔진 연소 시험, 마하 6 단열재 삭마 시험이 수행되었다. 현재 로켓 기반 복합사이클 엔진의 마하 5 램제트 모드 성능시험이 진행되고 있다. 본 논문에는 스크램제트 엔진 시험설비의 구성 및 사양과 수행된 시험에 대하여 소개하도록 한다. The Scramjet Engine Test Facility(SETF) of the Korea Aerospace Research Institute was designed and manufactured for enlarging the test envelope of the air-breathing propulsion system to hypersonic and high altitude region since 2000. Construction of the SETF was done in June, 2009. SETF was composed of the high pressure air supply system, high temperature air supply system, an engine test cell, an air ejector exhaust system, liquid/gaseous fuel supply systems, and a control and data acquisition system. SETF was used to the Mach 6.7 scramjet engine intake aerodynamic test, Mach 5 hydrocarbon fueled engine test, and Mach 6 insulation ablation test. The Mach 5 ramjet mode test of the Rocket-Based Combined Cycle(RBCC) engine is ongoing using the SETF. In this paper, specification and characteristics of the SETF will be recorded. Also, the performance test using the SETF will be introduced.

엔진 시험 데이터에 대한 시계열 분석

김일두(Ildoo Kim),윤현걸(Hyun-Gull Yoon),임진식(JinShik Lim) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11

엔진 시험과정에서 데이터는 시계열 형태로 수집된다. 보통 그러한 시계열들의 섭동보다는 시간평균에 더 관심을 가진다. 본 논문에서는 공기 흡입식 엔진의 시험에서 측정된 압력과 유량 데이터의 섭동에 시계열의 복잡성의 척도로 제안된 개념인 multiscale sample entropy라는 분석법을 적용해본다. 분석 결과, 서로 다른 물리량은 각각의 시간척도에서 다른 복잡성을 가진다는 것을 보였고, 이를 잘 이용하면 엔진 시험의 성패 여부를 즉각적으로 알려주는 도구를 만들 수 있을 것이다. In an engine test, data are collected in a form of a time series. Usually only the time average of a time series is interesting to engineers while its stochastic fluctuation is being ignored. In this paper, we collect pressure and fuel flux data from an air-breathing engine test and analyze their fluctuations using the multiscale sample entropy analysis, which is suggested as a measure of the complexity of a time series. It is shown that different physical quantities indeed have different complexities at each timescales, suggesting a possibility of an instantaneous tool which evaluates the engine test.

공기 흡입 엔진의 총추력 추정 기법

김정우(Jeongwoo Kim),정치훈(Chihoon Jung),안동찬(Dongchan Ahn),이규준(Kyujoon Lee) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회지 Vol.22 No.3

It is definitely important to measure thrust during ground test when developing air-breathing engine, and in case of air-breathing engine, gross thrust should be calculated considering not only the measured thrust but also the force induced by the air flow of engine intake. Also, side thrust like yaw and pitch should be measured and analyzed using multi-component thrust measurement system. Engine performance was accurately evaluated by calculating the gross thrust of air breathing engine precisely which is analyzed from below serial procedure: labyrinth seal isolation, 1-axis gross thrust calculation, develop multi-component thrust measurement system, and side thrust analysis.

차세대 초고속 공기흡입식 추진기관 제작기술

한풍규(Poonggyoo Han),오명환(Myunghwan Oh),김영수(Youngsoo Kim) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.11

차세대 초고속 공기흡입식 추진기관의 제작 소요 기술을 분류하였으며, 현대로템(주)에서 보유하고 있는 액체로켓엔진과 국내에 기확보되어 있는 가스터빈 및 항공기용 애프터버너의 제작기술을 차세대 초고속 공기흡입식 추진기관 제작에 적용 또는 응용이 가능한 지를 검토하였다. The manufacturing technology used for next generation high-speed air-breathing engines, such as ramjet engine, scramjet engine and so on, was classified and reviewed to check up if pre-occupied manufacturing technology in Hyundai Rotem and other Korean companies in the field of liquid rocket engines, gas turbines and afterburners can be applied for fabricating next generation air-breathing engines.

에탄올 블렌딩 과산화수소 공기모사장치의 초기 조건 결정을 위한 반응 실험

정우석(Woosuk Jung),백승관(Seungkwan Baek),박병섭(Byeongseob Park),허정무(Jeongmoo Huh),강홍재(Hongjae Kang),권태수(Taesoo Kwon),박주현(Juhyun Park),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11

공기모사장치는 공기와 유사한 산소 몰분율을 가진 고온의 유동을 만드는 장치로 램젯 엔진의 지상시험설비에 이용한다. 그동안 공기모사방식은 주로 공기를 화학 반응 시켜 고온으로 가열한 뒤 부족한 산소를 채워 넣는 방식으로 적용해왔다. 블렌딩 과산화수소의 촉매반응을 적용하면 보다 단순한 방식의 공기모사가 가능하다. 이번 연구에서는 에탄올 블렌딩 과산화수소 공기모사장치의 초기조건인 에탄올 블렌딩 과산화수소를 결정하기 위해 반응성 실험을 수행하였다. 실험을 통해 분해가스의 온도, 가스 발생량, 가스 조성을 측정한 뒤 반응성을 평가하였다. 75 wt% 과산화수소, O/F비 70의 에탄올 블렌딩 과산화수소가 가장 우수한 반응성을 나타내어, 이것을 에탄올 블렌딩 과산화수소 공기모사장치의 초기조건으로 결정하였다. Vitiated Air Heater(VAH) is a component of ramjet ground test facility. It generates high temperature air simulant flow whose oxygen mole fraction is similar to air. Until now, most of air simulant was generated through heating air by combustion and supply oxygen to match oxygen mole fraction. However, catalytic reaction of blended hydrogen peroxide(blended H₂O₂) can provide simple way to generate air simulant. In this paper, reactivity test to decide initial condition of ethanol blended H₂O₂ VAH was conducted. During the test, temperature, flow rate, composition of gas were measured and used for reactivity evaluation. ethanol blended H₂O₂ with combination between 75 wt% H₂O₂ and O/F ratio 70, which has best reactivity, is selected as initial condition for ethanol blended H₂O₂ VAH.

스크램제트 추진 시스템 모델링을 통한 유동 특성 산출 알고리즘에 대한 연구

고효상(Hyosang Ko),최한림(Hanlim Choi) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.11

공기 흡입식 극초음속 비행체인 스크램제트의 모델링과 그에 대한 유동 특성 산출 알고리즘에 대해 연구했다. 설계된 모델에 생기는 충격파 형상과 연소 현상을 가정한 대기 조건과 연료에 대해 분석하였고, 이를 통해 다양한 비행조건에서 동체에 발생하는 힘과 모멘트를 분석하였다. 분석한 모델에 대해서 비행 정보 획득을 위한 알고리즘에 대해 연구했으며 다양한 비행조건과 알고리즘을 통해 추정한 비행 정보를 비교해 보았다. The modelling of air-breathing hypersonic vehicle and it’s air data acquisition algorithm were studied. Under various flight conditions, force and moment were calculated through the analysis of shock wave shapes and combustion phenomenon. In addition, the algorithm for estimating air data was presented and the result of it was compared with real air data for various flight conditions.

액체로켓과 공기흡입식 추진기관을 위한 분출냉각의 연구동향

황기영(Ki-Young Hwang),김유일(You-Il Kim),송인혁(In-Hyuck Song) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11

분출냉각은 높은 압력과 온도의 가혹한 환경에서 운용되는 액체로켓과 공기흡입식 엔진을 위한 가장 효과적인 냉각방법이다. 연소기 라이너와 터빈 베인은 다공질 벽면을 통과하는 냉각재(공기 또는 연료) 뿐만 아니라 차단막으로 작용하는 공기에 의해 냉각된다. 그러나 이의 실용화는 유용한 다공질 재료의 제한에 의해 방해를 받아왔다. 벽면 내에서 내부 열전달을 증가시키는 보다 현실적인 방법을 찾는 노력을 통해 Lamilloy<SUP>ⓡ</SUP> 및 Transply<SUP>ⓡ</SUP>와 같은 다층 기공 구조물을 개발하게 되었다. 본 논문은 액체로켓, 가스터빈 및 스크램제트의 추진기관 적용을 위한 분출냉각의 최근 연구동향을 고찰하였다. Transpiration cooling is the most effective cooling technique for liquid rocket and air-breathing engines operating in aggressive environments with higher pressures and temperatures. Combustor liners and turbine vanes are cooled by the coolant(air or fuel) passing through their porous walls and also the exit coolant acting as an insulating film. However, its practical implementation has been hampered by the limitations of available porous materials. The search for more practical methods of increasing the internal heat transfer within the walls has led to the development of multi-laminate porous structures, such as Lamilloy<SUP>ⓡ</SUP> and Transply<SUP>ⓡ</SUP>. This paper reviews recent research activities of transpiration cooling for the propulsions of liquid rocket, gas turbine, and scramjet.