• 한국항공우주학회지
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• 제49권11호
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• pp.909-917
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• 2021

본 연구에서는 스크램제트 제어모델 정립을 위한 1차원 연소기 해석 솔버가 구축되었다. 유체에 대한 지배방정식 및 아레니우스 식 기반의 연소모델, 연료분사모델이 솔버 내에 구현되었으며, 해석이 수행되었다. 솔버의 검증을 위하여 0차원 점화지연 문제 및 1차원 스크램제트 연소해석 문제가 도입되었으며, 현 솔버가 선행 문헌의 결과들을 성공적으로 재현해 내고 있음을 확인하였다. 이어서 아음속 조건에서의 해석을 위한 램제트 해석 알고리즘이 구축되었으며, 열질식 위치를 통해 램제트 조건에서 연소기 입구 마하수를 확정하는 해석이 수행되었다. 램조건에서 PCST (precombustion shock train) 해석을 위한 모델이 도입되었으며, 천이구간 해석을 위한 알고리즘이 도입되었다. 또한 코드 내 램모드 해석의 적절성을 판단하기 위해 격리부 내 의사충격파 길이를 통해 불시동 발생 여부가 분석되었다.

• 항공우주산업기술동향
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• 제7권1호
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• pp.43-55
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• 2009

20세기 전반 극초음속 공기흡입식 추진시스템에 대한 개념이 정립된 이래 항공우주기술선진국은 이러한 개념을 구현하기 위하여 꾸준히 연구를 진행하였으며 2004년 NASA의 X-43A Hyper-X가 마하 10의 극초 음속 공기흡입식 비행을 성공적으로 수행하였다. 현재 각 국에서는 이러한 극초음속 공기흡입식 추진시스템을 SSTO(Single Stage to Orbit) 또는 TSTO(Two Stage to Orbit) 개념의 재사용 위성 발사체 및 극초음속 미사일에 적용하기 위한 프로젝트가 본격적으로 진행되고 있다. 본 논문에는 미국, 유럽, 호주 아시아에서 개발하고 있는 극초음속 공기흡입식 추진시스템의 역사 및 현황과 이러한 추진시스템을 적용한 비행체, 미사일 개발 연구를 정리하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.73-80
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• 2018

고속 추진체계의 개발 초기는 자료의 부족, 비용 제약, 지상에서 실제 비행환경 모사의 어려움 등으로 불확실 요소들을 확률분포의 형태로 모델링하기 어려운 실정이다. 이러한 이유로 본 연구에서는 이중연소 램제트를 대상으로 전문가들의 경험에 의한 연소효율 정보를 수집하여 이를 에비던스 이론으로 모델링하여 불확실성을 정량화 하였다. 정량화한 불확실성 정보를 이용하여 흡입구와 연소기의 출구면적에 대하여 추력여유와 열질식의 불확실성을 고려한 신뢰성 최적설계를 수행하였다. 한정된 불확실 정보를 가지고 엔진의 개념설계가 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.297-300
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• 2017

스크램에서 램제트로의 천이가 일어날 때, thermal choking으로 인한 연소실 입구에서의 급격한 압력 상승은 불가피하다. NAR이라고도 불리는 이러한 현상은 당량비의 과도한 증가에 의해서 관찰된다. 그러나, NAR의 변화에 영향을 미치는 요소들에 대한 연구는 활발하게 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 격리부 입구에서의 마하수에 따른 NAR의 변화는 수치해석적 그리고 이론해석적으로 분석되었다. 결론적으로 격리부 입구의 마하수 증가는 NAR의 범위를 확대시킨다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.289-292
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• 2007

가상 비행 임무를 충족하기 위한 이중모드 램제트엔진의 성능과 성능영향인자 (카울과 흡입구의 간격, 연소실 길이)에 대한 성능 민감도를 공기 및 열역학적 관점에서 분석하였다. 하나의 엔진으로 초음속에서 극초음속(마하두 2에서 6)까지 비행 가능한 엔진 모델을 설정하고, 램제트모드와 스크램제트모드에서 엔진 각부의 작동상태에 따른 모멘텀 변화를 분석하여 엔진의 성능설계를 수행하였다. 본 연구의 결과를 수치해석 결과와 선행연구(Hyperion RLV) 결과와 비교하여 검증을 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.258-265
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• 2017

고속추진체계의 시험평가에는 많은 비용과 시간이 필요하므로 시험자료의 양은 항상 부족하고, 설사 있더라도 지상시험 환경이 실제 비행조건과 일치하는 경우가 드물다. 이러한 이유로 설계자들은 설계결과에 대한 불확실성을 정량적인 확률로 제시하는데 어려움을 가지고 있다. 본 논문에서는 Evidence 기법을 이용하여, 시험자료 대신 개발자들의 경험과 공학적인 지식을 바탕으로 불확실성을 모델링하는 방법을 연구하였다. 연소효율은 이중연소램제트 엔진의 초기설계단계에서 가장 예측하기 어려운 변수중의 하나이다. 유사분야의 경험을 가진 설계자들이 이 값을 제시하는 것으로 가정하여 이중연소램제트 엔진의 설계결과에 대한 불확실성을 산출하였다. 나아가 흡입구와 연소기 출구면적으로 설계변수로, 추력성능과 thermal choking의 가능성을 제약함수로 하는 신뢰성 최적설계를 수행함으로써 시스템의 안전성을 확보하면서 최적의 성능을 얻을 수 있는 설계기법을 탐색하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.21-31
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• 2017

본 연구에서는 모드 천이가 발생하는 동안 상세한 유동 특성을 조사하기 위해, 이론분석과 수치해석을 수행하였다. 이론분석은 기존의 기체역학과 종래 보고된 이론식들 재정립하였으며, 수치해석은 2차원 비정상 압축성 Navier-Stokes 방정식을 풀기 위해 fully implicit finite volume scheme을 사용해 수행하였다. 해석의 검증을 위하여 실험 결과와 비교하였다. 격리부 입구 전온도와 수소 연료의 당량비를 변화시키면서 모드 천이에 미치는 영향을 조사하였다. 해석과 실험 결과는 정성적으로 잘 일치하였다. 당량비가 증가하면 스크램제트 모드에서 램제트 모드로 천이가 발생하였다. 이 때, 천이는 당량비에 따라 불연속적으로 나타나며, Non-allowable region이 존재하였다. 한편 격리부 입구에서 전온도의 증가는 모드 천이 경계를 변화시켰다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.981-984
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• 2011

에틸렌 연료의 이중모드 스크램제트 연소기에서 연소와 충격파 열 발생의 과도 과정을 고해상도 기법을 이용하여 수치적으로 연구하였다. 연료 분사 이후 질량 공급에 의한 아음속 유동 감속을 위하여 연소기 확장부에 조절용 공기를 공급한다. 공기와 연료가 충분히 혼합된 수 ms 이후 점화가 이루어지며, 압력 상승은 격리부에 흡입구 노즐까지 전진하는 충격파 열을 형성한다. 이후 후방 공기공급을 중단하면 배출 과정이 진행되면서 후방 공기 공급 이전 상태로 서서히 복원된다. 본 연구의 결과는 이중모드 스크램제트 연소기에서 작동 영역과 특징의 이해를 돕는 상세 과정을 보여주었다.