In this paper, edge delaminations in cracked composite plates are analytically investigated. A theoretical model based upon a sub-laminate approach is used to determine the strain energy release rate, $G^{ed}$, in [$\pm$$\theta_m$/$90_n$]$_s$ carbon/epoxy laminates loaded in tension. The analysis provides closed-form expressions for the reduced stiffness due to edge delamination and matrix cracking and the total energy release rate. The parameters controlling the laminate behaviour are identified. It is shown that the available energy for edge delamination is increased notably due to transverse ply cracking. Also thermal stresses increase substantially the strain energy release rate and this effect is magnified by the presence of matrix cracking. Prediction for the edge delamination onset strain is presented and compared with experimental data. The analysis could be applied to ceramic matrix composite laminates where similar mechanisms develop, but further experimental evidence is required.

본 연구에서는 KSR-III 액체 로켓엔진의 연소특성을 수치적인 방법으로 성능의 예측과 음향불안정성에 대해 해석하였으며 성능 예측에서는 여러 가지 시험조건에서 시험결과와 계산결과를 비교ㆍ검토하였다. 또한 음향불안정성은 KSR-III 액체 로켓에서 대체로 안정한 결과를 보여 주었으나 일부의 탈설계조건에서 압력섭동에 의해 불안정성이 야기될 수 있는 결과를 보였다. 이러한 결과들은 현재의 시험결과와 공학적인 오차범위 내에서 일치하는 경향을 보이고 있으므로 수치적 계산으로 성능 및 음향불안정을 효과적으로 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

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차세대 추진 기관으로 연구되고 있는 스크램제트 엔진의 열역학적 특성들을 검토하였다. 유동이 엔진을 통과하면서 연소에 의해 전압력이 손실되고 노즐 출구 마하수가 감소하지만, 고온 연소 가스가 배출되기 때문에 실질적인 속도는 증가하게 되고 추력이 발생한다. 초음속 연소를 모사하기 위해 blowdown 형태의 초음속 연소 풍동 설계를 위한 개념 설계가 이루어졌다. 초음속 풍동 시험부에서 마하 2.5의 속도를 유지하기 위한 작동 압력과 질유량이 계산되었다.

Dump type Ram-combustor의 성능 개선을 위한 화염 안정화 장치인 V-gutter를 장착하고 그 영향을 파악하기 위한 본 실험에서 V-gutter가 없고, Ram-combustor의 길이가 짧을 경우($L_c$=300mm)에는 출구중앙의 온도가 감소하는 경향이 나타났고 Ram-combustor의 길이가 증가하면($L_c$=500mm) 중앙에서 온도가 감소되는 현상은 나타나지 않지만 화염은 아직도 Ram-combustor의 아래 부분에 치우쳐있다. V-gutter가 장착된 경우 Ram-combustor 출구의 온도 분포는 훨씬 균일하게 분포되었다. 그리고 Ram-combustor의 길이가 짧을 때($L_c$=300mm) 연소효율의 경우 V-gutter을 장착한 경우 연소효율은 약간 증가하지만 큰 영향은 없음을 알 수 있다.

터보프롭 엔진의 성능진단을 위한 선형 GPA(Gas Path Analysis) 및 비선형 GPA 프로그램을 개발하고 최적 계측 변수 선정을 위한 해석을 수행하였다. 압축기 오염과 압축기 터빈 및 동력터빈의 부식에 의한 손상을 가정하고 계측변수를 6개, 8개, 10개로 달리하여 각각 선형 GPA 기법과 비선형 GPA 기법을 이용하여 해석을 수행한 후 RMS 오차를 비교하였다. 해석 결과 비선형 GPA 기법을 이용한 경우의 RMS 오차가 선형 GPA 기법을 이용한 경우보다 적어 비선형 GPA 기법의 유용성을 확인할 수 있었다. 또한 적절한 계측변수의 선정을 통해 보다 적은 계측 장비로 더 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 MAT(Moisture Air Turbine) 사이클이 압축기 입구에 미세한 물방울을 분무함에 따라, 가스터빈 엔진의 성능을 향상시킬 수 있음을 제시하였다. 혼합물이 상변화하는 동안의 압축기 일은 이론적으로 등 엔트로피 압축 일로 고려하였다. 여기서 습증발의 영향을 고려함에 따라 압축기 일이 감소함을 알 수 있었다. 성능해석 프로그램을 이용해서 1000, 1210, 1350 rps 조건에서, 압축기 유입공기에 대한 1.5% 의 물 분무시 사이클 모델 계산을 이용해서 각각 21.7%, 20.2%, 18.4%의 출력이 증가함을 확인하였다. 또한 효율도 압축기 일의 감소에 의해 개선되어짐을 확인하였다.

본 연구에서 터빈 설계기술이 개발되었다. 설계를 위하며 우선적으로 기본형상에 대한 설계가 이루어졌으며 유선곡률법에 의하여 터빈 내부유로에서의 공기 물성치를 계산하였다. 계산된 여러 유로에서의 유동각들을 고려하여 익형의 형상을 설계하기 위한 설계변수들이 설정되었다. 설정된 형상변수로부터 정익은 C4 형상을 사용하여 설계되었으며 동익은 설계변수에 의하여 설계되었다. 여러 입력과 RPM에 따라서 출력이 얻어졌으며 실험의 결과는 입사각이 줄어드는 것에 비례하여 출력이 감소하는 현상은 보여주었다

초등훈련기 KT-1의 주 추진기관인 터보프롭엔진(PT6A-62)의 정상상태성능해석 프로그램을 개발 하였다. 비행 마하수 0의 조건에서 장착손실을 고려하여 정상상태 성능해석을 수행하였다. 해석결과는 엔진 제작사에서 제시한 성능 및 상용 정상상태 성능해석 프로그램인 GASTURB와 비교하였다. 해석결과 공기유량, 축마력은 고도상승시 감소함을 나타내었고 비 연료 소모율은 미소한 상승을 확인할 수 있었다. 장착조건과 비 장착 조건의 비교 결과 엔진 전체 손실이 증가할수록 축 마력은 감소하고 비 연료 소모율은 증가함을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 터보프롭엔진의 성능해석 프로그램을 EASY5를 이용하여 최초로 시행하였다. 개발된 프로그램을 입증하기 위해 고도와 마하수를 고정한 상태에서 공기유량과 보기류 구동을 위한 출력손실의 변화에 따른 성능을 분석하였다. 해석 결과, Bleed 공기유량 손실과 보기류 구동을 위한 출력 손실에 의해 가용출력은 최대 6%의 손실을 보이나 비연료 소모율은 거의 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 또한 EASY5 프로그램과 GASTURB 프로그램의 결과 비교에서도 최대 오차율 1.37% 이내에서 일치함을 확인할 수 있었다.

SIMULINK^{$\circledR}$를 이용하여 항공기용 터보프롭 엔진을 모델링한 후 현재 KT-1의 추진기관인 PT6A-62 분리축 터보프롭엔진의 성능을 해석하였다. SIMULINK^{$\circledR}$ 모델의 검증을 위하여 상용해석프로그램인 GASTURB 와 비교한 결과 최대오차율 1.07% 이내로 확인되었다. 지상정지 조건에서 블리드 공기유량을 0에서 5%, 보기류 구동에 따른 출력손실을 0에서 20 hp로 가정하고 해석한 결과 축마력은 최대 0.68%감소하며 비연료소모율은 거의 영향을 받지 않음을 알 수 있었다.

본 연구는 화재를 효과적으로 진압하기 위한 비활성가스제너레이터의 성능 해석 및 실험에 관한 연구의 내용을 담고 있다. 비활성가스제너레이터는 가스터빈을 이용하여 화재를 진압하기 위한 비활성가스를 제조한다. 일반적으로 연소화합물 속에 산소함유량이 낮을수록 화재진압이 용이한 것으로 알려져 있다. 비활성가스제너레이터 시스템에 급수 노즐을 설치하여 물을 분사하는 경우 화재진압에 필요한 냉각 및 질식효과를 갖는 다는 점에서 유리하다. 비활성가스제너레이터 성능에 미치는 몇몇 중요한 인자인 압축비, 과급 공기지수, 연소기 입출구 온도, 공기 유량 및 급수량에 관한 영향을 조사하였다.

A structural test of the wind turbine rotor blade must be required to evaluate the uncertainty in design assessment due to use of material, design concepts, production processes and so on, and the possible impact on the structural integrity. In the full-scale static strength test, the measuring parameters are strain, displacements, loads, weight and the center of gravity. There are test equipments, measuring sensors, a test rig and fixtures to obtain measuring parameters. In order to simulate the aerodynamics load, the three-point loading method instead of the one-point loading method is applied. There is slightly some difference between the measured results and the predicted results with the reference fiber volume fraction of 60%. However, the agreement between the measured results and the predicted results with the actual fiber volume fraction of 52.5% is good. Even though a slightly non-linearity from 80% loading to 100% loading, a linear static solution is sufficient for the design purpose as the amount of the non-linearity is relatively small. Comparison between measured and predicted strain results at the maximum thickness positions of the blade profile for 0.236R(5.56m), 0.493R(11.59m) and 0.574R(13.43m), under 20%, 40%, 60%, 80% and 100% loadings for the upper part of the blade. The predicted values are in good agreement with the measured values.

장섬유/고분자 복합재료가 얇은 판재형태가 아닌 일정형상을 이룰 때 발생하는 제조상의 특성과 적층방향, 섬유배열에 따른 강도특성을 조사하였다. 기존시험과는 다른 전용시편을 제작, 압축전단 시험을 실시하였다. 얻어진 결과를 바탕으로 다중방향 적층판 강도를 구조해석을 통해 예측해 보았다. 시편제작과 시험을 위해 전용 치공구를 설계, 제작하였다.

The purpose of this work is to investigate the static strength, the stress distribution, and the failure process of quasi-isotropic composite laminates made of two different matrices when loading directions are changed. We carried out static tests of $[0/-60/+60]_s$ and $[+30/-30/90]_s$ laminates. Two types of matrices used are AS4/epoxy and AS4/PEEK. The damage mechanisms of the quasi-isotropic laminate, $[0/-60/+60]_s$, strongly depend on the load direction applied to the laminate.