• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제5권4호
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• pp.431-444
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• 2018

Numerical simulations have been conducted to study the unstart/restart characteristics of an over-under turbine-based combined-cycle propulsion system (TBCC) inlet during the inlet transition phase. A dual-solution area exists according to the Kantrowitz theory, in which the inlet states may be different even with the same input parameters. The entire transition process was divided into five stages and the unstart/restart hysteresis loop for each stage was also obtained. These loops construct a hysteresis surface which separates the operating space of the engine into three parts: in which a) inlet can maintain a started state; b) inlet keeps an unstarted state; c) inlet state depends on its initial state. During the transition, the operation of the engine follows a certain order with different backpressures and splitter angles, namely control route, which may result in disparate inlet states. Nine control routes with different backpressures and transition stages were designed to illuminate the route-dependent behavior of the inlet. The control routes operating towards the unstart boundary can make the inlet transit from a started state into an unstarted one. But operating backward the same route cannot make the inlet restart, additional effort should be made.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.334-342
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• 2005

A numerical analysis is performed using two dimensional axisymmetric RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) equations system on the transition sequence of the Integrated Rocket Ramjet and the unsteady reacting flow-field in a ramjet combustor during unstable combustion. The mode transition of an axisymmetric ramjet is numerically simulated starting from the initial condition of the boost end phase of the entire ramjet. The unsteady reacting flow-field within combustor is computed for varying injection area. In calculation results of the transition, the terminal normal shock is occurred at the downstream of diffuser throat section and no notable combustor pressure oscillation is observed after certain time of the inlet port cover open. For the case of a small injection area at the same equivalence ratio, periodic pressure oscillation in the combustor leads to the terminal shock expulsion from the inlet and hence the buzz instability occurred.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.513-520
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• 2004

A steady-state/transient performance simulation model was newly developed for the propulsion system of the CRW (Canard Rotor Wing) type UAV (Unmanned Aerial Vehicle) during flight mode transition. The CRW type UAV has a new concept RPV (Remotely Piloted Vehicle) which can fly at two flight modes such as the take-off/landing and low speed forward flight mode using the rotary wing driven by engine bypass exhaust gas and the high speed forward flight mode using the stopped wing and main engine thrust. The propulsion system of the CRW type UAV consists of the main engine system and the duct system. The flight vehicle may generally select a proper type and specific engine with acceptable thrust level to meet the flight mission in the propulsion system design phase. In this study, a turbojet engine with one spool was selected by decision of the vehicle system designer, and the duct system is composed of main duct, rotor duct, master valve, rotor tip-jet nozzles, and variable area main nozzle. In order to establish the safe flight mode transition region of the propulsion system, steady-state and transient performance simulation should be needed. Using this simulation model, the optimal fuel flow schedules were obtained to keep the proper surge margin and the turbine inlet temperature limitation through steady-state and transient performance estimation. Furthermore, these analysis results will be used to the control optimization of the propulsion system, later. In the transient performance model, ICV (Inter-Component Volume) model was used. The performance analysis using the developed models was performed at various flight conditions and fuel flow schedules, and these results could set the safe flight mode transition region to satisfy the turbine inlet temperature overshoot limitation as well as the compressor surge margin. Because the engine performance simulation results without the duct system were well agreed with the engine manufacturer's data and the analysis results using a commercial program, it was confirmed that the validity of the proposed performance model was verified. However, the propulsion system performance model including the duct system will be compared with experimental measuring data, later.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.563-564
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• 2010

IRR의 부스팅 모드 시 흡입구에 발생하는 압력진동을 감쇄하기 위한 방안을 수치적으로 연구하였다. 축대칭 형태의 초음속 흡입구에 slit을 장착하여 유입되는 공기 유량을 줄여가며 흡입구 내부의 압력 진동을 조사하였다. 흡입되는 유량이 감소함에 따라 압력의 진폭은 감소하고 내부 압력의 최댓값 역시 감소하였으며, 주파수는 약간 증가하는 경향을 보였다. 흡입구의 slit을 이용하여 최적화된 압력 진폭과 주파수대를 얻어낼 수 있다면, 이 방안은 IRR의 부스팅 모드 및 천이 모드에서의 안정성을 높이는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제22권1호
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• pp.45-51
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• 2018

최근 이중모드 램제트 엔진에서 모드 천이는 격리부 출구 마하수의 불연속적인 변화를 일으킨다고 보고된 바 있다. 이 현상을 격리부 입구와 출구에서의 유효 유동 단면적과 압력비에 따라 나타내었으며, 이는 Non-Allowable Region (NAR)으로 설명되었지만, NAR의 발생 기구에 대한 이해는 여전히 부족한 실정에 있다. 본 연구에서는 NAR의 발생 원인에 대한 유동 메커니즘을 조사하기 위해, 앞서 수행한 수치해석 결과들의 상세 연구가 수행되었으며, 스크램제트에서 램제트로의 모드 천이발생 동안 기체역학적 특성에 대한 이해를 돕기 위해 이론해석도 수행되었다. 격리부 입구에서 유동 상태량이 수용할 수 있는 당량비의 임계값이 정해져 있는데, 이 임계값을 초과하는 당량비의 증가는 격리부 입구에서의 정압뿐만 아니라 마하수의 급격한 변화를 발생시키게 되며, 이는 NAR의 발생 원인이 된다.

• 한국분무공학회지
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• 제27권1호
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• pp.18-25
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• 2022

Hot-firing tests were performed to experimentally confirm the effect of the eigenmode in the fuel-air mixing section on combustion instability by changing mixing section length, inlet mean velocity, equivalence ratio, and swirler geometry. A premixed gas composed of air and ethylene was supplied to the combustion chamber through an mixing section and an axial swirler. As the mixing section length increased, the inlet velocity perturbation decreased, but the combustion instability increased more. It was found that the resonance frequency of the first longitudinal mode in the mixing section shifted to the third longitudinal mode as the length of the mixing section increased. The results implied that the transition of the resonace frquency by changing the length of the mixing section might cause combustion instability.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.499-505
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• 2004

A Propulsion System of the CRW(Canard Rotor Wing) type UAV(Unmanned Aerial Vehicle) was composed of the turbojet engine to generate the propulsive exhaust gas, and the duct system including straight bent ducts, tip-jet nozzles, a master valve and a variable main nozzle for three flight modes such as lift/landing mode, low speed transition flight mode and high speed forward flight mode. In this study, in order to operate safely the propulsion system, the dynamic Performance behavior of the system was modeled and simulated using the SIMULIN $K^{ }$, which is the user-friendly GUI type dynamic analysis tool provided by MATLA $B^{ }$. In the transient performance model, the inter-component volume model was used. The performance analysis using the developed models was performed at various flight condition, valve angle positions and fuel flow schedules, and these results could set the safe flight mode transition region to satisfy the inlet temperature overshoot limitation as well as the compressor surge margin. Performance analysis results using the SIMULIN $K^{ }$ performance program were compared with them using the commercial program GSP.m GSP.

• 한국추진공학회지
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• 제8권4호
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• pp.76-83
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• 2004

CRW Tyre UAV 추진시스템은 수직으로 이착륙이 가능하고 고정익으로 고속 전진 비행이 가능한 개념으로 설계되었다. 이를 위해 추진시스템은 이착륙 시에는 로터를 구동시켜 수직으로 비행하고 고속 비행 시에는 로터를 정지시켜 날개로 사용하고 가스발생기에서 생성된 가스를 주 노즐로 분사하여 본래의 제트엔진으로 사용한다. ICV방법과 SIMULINK를 이용하여 천이 성능 해석을 수행하였다. 연료유량은 터빈 입구온도의 스텝과 과온 현상을 피하기 위해 램프 증가를 하였고 이에 따른 추력의 변화와 터빈 입구온도의 변화를 살펴보았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권5호
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• pp.426-437
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• 2007

초음속 흡입구는 설계점에서 안정된 작동을 보이지만 탈설계점에서는 흔히 버즈라고 불리는 공력 불안정성에 직면하게 되고, 결과적으로 현저한 엔진 성능의 저하를 초래하게 된다. 버즈의 일반적인 특성을 파악하기 위해 1단 꺽임각을 갖는 외부 압축식 축대칭 흡입구를 이용하여 실험적, 수치적 연구를 수행하였다. 본 연구를 통해, 흡입구 목에서 박리에 의한 흡입구 질식이 버즈의 주요 원인임을 밝힘으로써 버즈 현상의 메커니즘을 파악하였다. 여러 면적비율에 따라 간헐적 버즈와 연속적 버즈가 관찰되었고 그 천이과정이 파악되었다. 면적비율이 감소할수록 버즈 주파수가 증가하였으나, 각 면적비율에서 흡입구 내 모든 위치의 압력 진동 주파수는 동일한 특성을 갖는다.