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탈설계 조건에서 추력 증대를 위한 에어로 스파이크 핀틀 노즐의 설계인자 분석 연구
김정진 항공우주시스템공학회 2022 항공우주시스템공학회지 Vol.16 No.4
에어로 스파이크 핀틀 노즐의 구동으로 인한 탈설계 조건에서의 추력 감소를 저감하고자 설계인자 분석 연구를 수행하였다. Close (NPR 100), open (NPR 11) 스트로크 모두 부족팽창 조건으로 고정되었다. 설계인자로 핀틀 형상, 핀틀 헤드 반경 (R), 덮개 각도 (θ), 덮개 출구 길이 (L)를 선정하였다. 검증된 수치해석 기법으로 설계인자로 인한 추력 변화를 분석하였다. 먼저 핀틀 헤드 반경과 덮개 출구 길이는 추력에 미치는 영향이 적었다. 덮개 각도는 유효 노즐목 면적에 영향을 주어 질량 유량을 변화시키고, 덮개 출구에서의 역압력 구배를 생성하였다. 이중 에어로 스파이크 형상을 적용한 결과, 탈설계 조건에서의 추력이 기준 case 대비 약 1.2%, 가장 악조건인 case 대비 약 3.4% 증가하였다.
공압시험용 플러그 노즐의 핀틀 형상 및 작동압력에 따른 유동 특성 분석
김정진(Jeongjin Kim),오석진(Seokjin Oh),허준영(Junyoung Heo),이도형(Dohyung Lee) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.12
공압시험용 플러그 노즐 구동에 따른 추력제어, 핀틀 형상 및 작동압력에 따른 유동특성 분석을 수행하였다. 이를 위해 시험에서의 유동구조와 추력계수를 비교함으로써 수치해석의 타당성을 확인하였다. 이후 각 노즐형상이 설계의도지점에 노즐목이 형성됨과 원뿔형 노즐에 대하여 핀틀 구동만으로 1:8의 추력제어가 가능함을 확인하였다. 마지막으로 고도보정 효과가 뛰어난 에어로 스파이크 노즐일지라도, 너무 높은 NPR에 맞춰 설계된 경우, 과팽창 조건에서 불리할 가능성을 확인하였다. The thrust control calculation according to the operation of plug nozzle for cold air test and the analysis of flow characteristics of pintle shape and operation pressure are performed. For this purpose, the numerical computation was verified in advance by comparing the flow structure and coefficient of thrust with experimental data. Subsequently, it was confirmed that nozzle throat were formed at the design positions on each pintle shape, and 1:8 thrust control was possible only with pintle operation. Finally, although aerospike nozzle has excellent altitude correction, it was found to be unfavourable under overexpansion condition if it designed for too high NPR.
공압시험용 플러그 노즐의 핀틀 형상 및 작동압력에 따른 유동 특성 분석
김정진(Jeongjin Kim),오석진(Seokjin Oh),허준영(Junyoung Heo),이도형(Dohyung Lee) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회지 Vol.23 No.3
The thrust control calculation according to the operation of plug nozzle for cold air test and the analysis of the flow characteristics of the pintle shape and operation pressure are performed. The numerical computation was verified by comparing the flow structure and the coefficient of thrust with the experimental data. It was confirmed that the nozzle throat was formed at the design position on each pintle shape, and thrust control up to 1:8 was achieved only by the stroke change. Finally, although the aerospike nozzle is autonomous, it is unfavorable in the under_expansion condition, if it is designed for a very low nozzle pressure ratio.