Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers ISSN:1226-6027(Print) 2288-4548(Online) 한국추진공학회지

일반적으로 액체 연료를 사용하는 추진기관에서는 기밀 유지 기능과 마모 방지를 위해 고무 재질의 오링이 많이 사용되고 있으며, 실제 추진시스템에 오링을 사용하기 전에 추진제와 오링의 양립성 평가가 필수적으로 수행되어야 한다. 이 연구에서는 연료와 오링의 상호작용이 각각의 성능에 미치는 영향을 연료 관점과 오링 관점으로 나누어 분석하였다. 연료 관점의 경우, SPLP01, SPLP02 연료와 FFKM, EPDM 오링의 양립성이 양호한 것을 확인하였다. 오링 관점의 경우, 압축영구줄음율 시험에서 SPLP02 연료와 EPDM 오링의 양립성이 부족한 것을 확인하였다.

저피탐 항공기들은 엔진 입구면(AIP)에서의 레이더 반사량을 감소시키기 위해 S형 흡입구를 적용한다. S형 흡입구는 곡률에 의한 유동박리가 발생하고 이로 인한 이차 유동은 터보 팬 엔진의 성능에 영향을 미친다. 본 연구에서는 무인기 S형 흡입구를 대상으로 곡률 및 단면 형상에 따른 내부 유동장을 분석하기 위해 삼차원 전산해석(CFD)을 수행하였다. 또한 흡입구 내 이차 유동을 저감하기 위한 방안으로 능동유동제어기법인 Jet injection을 적용하였다. 흡입구 성능은 엔진 입구면에서의 전압력회복률(PR)과 유동왜곡지수(DC60)을 사용하여 도출하였다. 해석결과 곡률점이 후방에 위치할수록 우수한 성능을 보였고, Jet injection을 적용한 경우 유동 왜곡이 상당히 저감됨을 확인하였다.

본 연구는 고온 열차폐용 실리콘 고무 복합재의 삭마 및 내열 성능을 평가하였다. 유리섬유 길이(6 mm, 12 mm)와 함량(4 phr, 12 phr)에 따른 특성을 산소-아세틸렌 화염 삭마 시험, 열중량분석(TGA), X선 회절분석(XRD)로 분석하였다. 그 결과, 길이 6 mm 유리섬유 4 phr 조성이 가장 낮은 삭마속도(R_a = 0.066 mm/s)와 열분해층의 안정성을 나타냈다. 과도한 유리섬유 첨가(12 phr)는 분산 불균일로 삭마를 가속화하였다. 유리섬유 보강 복합재는 1,000°C에서 70% 이상 잔류 질량을 유지하였으며, 6 mm 유리섬유 4 phr 조성이 내열 복합재 설계의 최적 조성으로 확인되었다.

본 논문에서는 장시간 위치자세제어장치(DACS) 개발을 위하여 수행한 추진제 조성별 표준모터 시험 결과와 이를 바탕으로 도출한 시스템 사이징 결과를 기술하였다. 표준모터 시험을 통해 금속 연소안정제 없이도 안정적인 연소가 가능함을 확인하였으며, 연소속도 보정계수를 도출하여 시스템 사이징에 활용하였다. 시스템 사이징 결과, 적합한 추진제는 위치제어장치(DCS)의 경우 propellant E, 자세제어장치(ACS)의 경우 propellant A로 판단되나, 추후 추진제와 DACS 추력기 소재의 적합성을 평가한 후 최종적으로 적합한 추진제를 선정할 계획이다.

새로운 초음속 노즐 형상과 제어 방법에 의한 노즐의 추력벡터제어의 특성을 수치해석적 방법을 통하여 연구하였다. 기존의 유체역학적 추력벡터제어 기술은 초음속 노즐에서 높은 추력편향각을 보여주었지만, 여전히 노즐 압력비가 낮고 작동 범위가 좁았다. 본 연구에서는 유체역학적 추력벡터제어에서 사용한 코안다 플랩 및 기계역학적 추력벡터제어에서 사용한 탭을 같이 사용하는 새로운 추력벡터제어 기술을 새로운 형상의 초음속 노즐에 시험하였다. 수치해석적 시험에서 상대적으로 넓은 범위의 노즐 압력비에서 큰 추력편향각을 구현할 수 있었으며 효과적 추력벡터제어의 가능성을 보여주었다.

Fast Marching Method(FMM)는 고체 추진제의 연소면적 해석에 자주 사용되는 알고리즘으로, level set method(LSM)와 같이 일반적으로 사용되는 알고리즘보다 계산 복잡도가 낮은 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 FMM 방법을 적용하여 연소면적 변화를 예측할 수 있는 프로그램을 개발 및 검증하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 다양한 2차원 그레인 형상에 대하여 연소면적 해석을 수행하였으며, 그 결과를 LSM 기반의 프로그램과 비교하였다. 해석해와 비교하였을 때, FMM과 LSM 모두 정확도가 높았으며, 두 기법이 동일한 수준의 정확도를 보이는 것을 확인하였다. 또한, FMM 기반의 프로그램이 LSM 기반의 프로그램보다 더 작은 계산시간으로 결과를 도출할 수 있음을 확인하였다.

본 연구는 회전익 항공기용 기어 치를 대상으로 정적 및 피로시험을 수행하고, 기어 치 굽힘강도 평가에서 DIC(Digital Image Correlation) 기법의 유효성을 검증하는데 목적이 있다. 기존의 Strain Gauge는 기어 치 형상이 작은 경우 적용에 한계가 있어, 본 연구에서는 비접촉식 변형률 계측이 가능한 DIC를 적용하였다. 실험은 만능재료시험기를 이용하여 수행하였으며, DIC로 측정된 변형률 분포를 유한요소해석(FEM) 결과와 비교분석 하였다. 그 결과 실험값과 해석값 사이에 높은 상관성이 확인되었으며, 이를 통해 기어 치 굽힘강도 평가에 대한 DIC 기법의 적용 가능성과 신뢰성을 입증하였다.