고부하 1단 축류형 압축기 공력 설계 및 성능 예측

Aerodynamic Design and Performance Prediction of Highly-Loaded 1 Stage Axial Compressor

최근 무인기 혹은 소형 항공기들에 대한 수요가 증가함에 따라 소형 터보제트 혹은 터보팬 엔진의 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 소형 엔진은 요구 추력을 달성하면서 크기와 무게를 줄이는 것이 가장 중요한 설계 인자인데, 이는 곧 비추력(Thrust to Weight) 값이 매우 높음을 의미한다. 비추력 값이 높은 엔진을 설계하기 위해서, 압축기 혹은 터빈 등의 핵심구성품의 경우 크기를 줄이고 단수를 줄이는 방법이 가장 효과적이다. 특히 축류압축기의 경우 일반적으로 다단으로 구성하는데 여러 단으로 구성된 압축기 중에서 단수를 줄이고 남은 단에서의 압력비를 높이는 '고부하 압축기'를 채용함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다. 최근 국내에서도 축류형 압축기에 대한 개발의 필요성이 꾸준히 제기되고 있으며, 이에 본 논문에서는 고부하 축류형 압축기의 설계 및 성능 리뷰 중 주요한 사항에 대해 소개하고자 한다.

Recently, needs for UAVs and small aircraft and small turbo jet or turbo fan engines for these air-crafts are increasing. Size and weight are the two main restrictions in small air-crafts such as UAV or VLJ propulsion system applications. Therefore, high power density is required in small size and designers come up with unconventional solutions in the design of small aero gas turbine engines. One of the solutions is the usage of highly loaded axial compressors. This paper introduces an aerodynamic design method of a highly loaded axial compressor and its review process. Numerical simulation has been carried out to assess the aerodynamic performance of the compressor.