The Formation of Detonation Wave and Acceleration Characteristics with the Ram Accelerator Projectile Shapes

램 가속기 탄체 형상에 따른 데토네이션파와 가속 특성에 관한 연구

Projectile shapes of the superdetonative ram accelerator have great effects on shock structures, detonation wave formation, and ram acceleration characteristics. In this study, cone-cylinder-cone, a baseline projectile configuration of the superdetonative combustion mode, double-cone configurations and power-law shape, have been numerically investigated to analyze the effect of the front/rear configuration changes, on the flow field around the projectile, detonation wave formation process, and projectile acceleration characteristics. Hence, a ram projectile configuration with conspicuously improved acceleration characteristics has been proposed by adjusting the double cone angle and height. The results provide useful information for the ram accelerator design optimization study.

초폭굉 램 가속기의 탄체 형상은 탄체 주위에 형성되는 충격파의 구조 및 데토네이션파의 생성, 그리고 탄체의 가속 특성에 커다란 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 초폭굉 모드의 기본 탄체 형상인 원추-원퉁-원추의 전.후면 반 꼭지각의 변화와 이중 원추, 그리고 Power-Law 형상 등의 탄체 전면 형상의 변화가 탄체 주위의 유동장, 데토네이션파의 형성 과정, 그리고 탄체 가속 특성에 미치는 영향을 수치적으로 해석하였으며, 이중 원추면의 높이와 각도를 변화시킴으로써 전.후면 반 꼭지각이 $10^{\cire}$인 ISL의 기본 형상에 비하여 약 31.0%의 향상된 가속 성능을 갖는 램 가속기 탄체 형상을 도출하였다. 이러한 탄체 가속 특성 연구 결과는 향후 램 가속기에 대한 설계 최적화 연구에 유용한 자료로 이용 될 것이다.