Aerospace Engineering and Technology (항공우주기술)

Korea Aerospace Research Institute (한국항공우주연구원)
권호 표지

Conceptual Design Study on Rocket Based Combined Cycle Engine

로켓 기반 복합사이클 엔진의 개념설계

  • Received : 2013.04.16
  • Accepted : 2013.07.01
  • Published : 2013.07.01
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Abstract

Conceptual design of RBCC (Rocket Based Combined Cycle) engine is performed through the thermodynamic cycle analysis. The engine is designed to take off at sea level and accelerate to Mach 8 at 30 km altitude. According to the flight speed, the engine operating modes are categorized into 3 modes : Ejectorjet (~ Mach 3), Ramjet (Mach 3~6), Scramjet (Mach 6~8). As a design result, the engine has a diameter of 1 m and a length of 6.7 m. In the prediction results, its maximum thrust is 16.5 ton. In Ramjet and Scramjet modes, design condition of the engine intake influence the engine thrust according to the flight speed.

로켓 기반 복합사이클 (RBCC) 엔진의 열역학적 사이클 해석을 통해 엔진의 개념 설계를 수행하였다. 설계 엔진은 지상, 정지 상태에서 출발하여 고도 30 km, 마하 8에 도달하는 것을 목적으로 한다. 본 엔진은 정지-마하 3까지는 이젝터 제트 모드, 마하 3-6 영역에서는 램제트 엔진 모드, 마하 6 이상의 영역에서는 스크램제트 모드로 구동한다. 개념설계 결과 본 엔진은 직경 1 m, 길이 6.7 m의 크기를 갖고 최대 추력 약 16.5 ton을 발생시킬 것으로 예측되었다. 램제트, 스크램제트 엔진모드의 경우 엔진 흡입구 설계점에 따라 전압력회복율 및 포획면적비가 달라지므로, 비행마하수에 따른 엔진의 추력성능 변화가 두드러지게 나타났다.

Keywords

References

  1. L. A. Marshall, C. Bahm, G. P. Corpening and R. Sherrill, "Overview with Results and Lessons Learned of the X-43A Mach 10 Flight," AIAA Paper 2005-3336, 2005
  2. J. M. Hank, J. S. Murphy and R. C. Mutzman, "The X-51A Scramjet Engine Flight Demonstration Program," AIAA Paper 2008-2540, 2008
  3. R. F. Faulkner, "Integrated System Test of an Airbreathing Rocket(ISTAR)", AIAA-2001-1812, AIAA/NAL-NASDA-ISAS International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, 10th, Kyoto, Japan, Apr. 24-27, 2001
  4. T. Kanda, K. Tani and K. Kudo, "Conceptual Study of a Rocket-Ramjet Combined-Cycle Engine for an Aerospace Plane," Journal of Propulsion and Power, Vol. 23, No. 2, pp.301-309
  5. T. Kanda and K. Kudo, "Conceptual Study of a Combined-Cycle Engine for an Aerospace Plane" Journal of Propulsion and Power, Vol. 19, No.5, 2003, pp.859-867 https://doi.org/10.2514/2.6176
  6. K. Tani, S. Tomioka, K. Kato, S. Ueda and M. Takegoshi "Recent Activities in Research of the Combined Cycle Engine at JAXA", 27th International Symposium on Space Technology and Science, 2009-a-25, July 2009
  7. Mitani, T., "Subscale Wind Tunnels and Supplemental Studies of SCRAMJET Engine Tests", TR-1458, 2003, JAPAN, pp.172-177
  8. 강상훈, 이양지, 오중환, 양수석 "고속추진기 관 시험설비 시운전 : 이젝터시스템 성능분석", 한국추진공학회 2010년도 춘계학술대회, 2010.
  9. 강상훈, 이양지, 양수석 "지상시험용 모델 스크램제트 엔진의 설계", 한국추진공학회지, 제11권, 제 5호, 2007, pp. 1-13
  10. J. Fabri and R. Sietrunk, "Supersonic Air Ejectors," Advances in Applied Mechanics, Vol. 5, Academic Press, New York, pp. 1-35.
  11. John, J. E., Gas Dynamics, 2nd ed., Allyn and Bacon, Inc., Newton, 1984.