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X-51의 PWR X-1 탄화수소 연료 스크램제트 엔진 핵심 기술 고찰
노진현(Jinhyeon Noh),원수희(Su-Hee Won),최정열(Jeong-Yeol Choi) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.5
미국은 X-43A 를 통한 스크램제트 무인기의 비행 시험을 성공적으로 마치고 미공군 주도하에 X-51A 스크램제트 기술 실증기를 개발하고 있다. X-51A는 PWR 사의 X-1 탄화수소 연료 스크램제트 엔진을 이용하여 2008년에 지상시험을 마치고 2009년에 비행시험이 계획되어 있으며, 이를 통하여 X-51A에서 확립된 기술은 향후 DARPA의 Falcon 프로그램에 의한 HTV-3X 극초음속 시험기 및 HCV 순항기 개발에 적용될 것이다. 본 논문에서는 액체 및 초임계 JP-7 연료를 이용한 엔진 구조물의 냉각 및 연소 등 X-51의 추진기관 핵심 기술에 대하여 살펴보고자 한다. After the successful flight test of X-43A, U.S. Airforce is developing missile-type X-51A SED (Scramjet Engine Demonstrator-Wave Rider). X-51A using PWR (Pratt and Whitney Rocketdyne) X-1 hydrocarbon fueled scramjet engine will have a ground test in 2008 and flight test in 2009. Technologies established though the X-51A program will be transferred to DARPA"s Falcon program developing HTV (Hypersonic Test Vehicle)-3X and HCV (Hypersonic Cruise Vehicle). Present paper is an overview of propulsion core technologies of X-51 such as regenerative cooling of engine structures and combustion using liquid/supercritical JP-7 fuel.
X-51A 스크램제트 기술 실증기 개발 프로그램 핵심 기술
노진현(Jinhyeon Noh),원수희(Su-Hee Won),Bernard Parent,최정열(Jeong-Yeol Choi),변종렬(Jong-Ryul Byun),임진식(Jin-Shik Lim) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회지 Vol.12 No.5
The present article is intended to introduce the X-51A Scramjet Engine Demonstrator-Wave Rider (SED-WR) program and its core technologies to the korean propulsion community. The X-51A program is lead by the U.S. Air Force Research Laboratory (AFRL) and is sponsored by the U.S. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). Most of the contents is taken from the paper by Hank et al.[1] with the supplemental materials from additional references. X-51A is a hypersonic experimental vehicle for the flight test of the hydrocarbon fuel-cooled scramjet engine developed by the AFRL HyTech program. The scramjet engine and the hypersonic flight technologies may enter the era of practical use by the completion of the ground tests in 2008 followed by the flight tests scheduled in 2009.
DARPA의 극초음속 항공기 및 TBCC 엔진 프로그램
노진현(Jinhyeon Noh),최정열(Jeong-Yeol Choi),변종렬(Jong-Ryul Byun),길현용(Hyun-Yong Gil),윤현걸(Hyun-Gull Yoon),임진식(Jin-Shik Lim) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회지 Vol.14 No.1
DARPA carries out several R&D programs for hypersonic vehicles to maintain the U.S. military superiority in air and space. Falcon program is the core of the DARPA’s activitiy for the hypersonics including the long-term step-by-step approach from HTV-1, HTV-2, HTV-3X to HCV. Hypersonic Turbo-Based Combined Cycle (TBCC) engine technologies research and development programs, HiSTED, FaCET and Vulcan, are also the parts of their activities. Present article presents the summarized review on the backgrounds, technologies and relationships of those programs.
에틸렌을 연료로 하는 Direct-Connect 스크램제트 엔진 연소기의 2차원 수치 해석
노진현(Jinhyeon Noh),최정열(Jeong-Yeol Choi) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
수소를 연료로 하는 스크램제트 엔진의 수치해석에 비해 탄화수소를 연료로 하는 스크램제트 엔진의 수치해석이 적은 편이었다. 본 논문에서는 탄화수소 계열의 연료 중에 에틸렌을 연료로 하였고, 미공군 연구소에 있는 Direct-connect 스크램제트 연소기를 모델로 2차원 수치해석을 수행한다. 에틸렌의 점화 지연 특성을 볼 수 있었고, 모델 스크램제트 내에 연소를 발생시키기 위해 Air throttling을 하였다. The numerical simulations of hydrocarbon fueled scramjet engine have been studied less than them of hydrogen fueled scramjet engine. Ethylene is selected in hydrocarbon because of its good thermochemical properties and a direct-connect scramjet combustor at the American Air Force Research laboratory is taken to a two-dimensional simulation model. Ignition time delay of ethylene was monitored and air throttling was imposed to generate ignition inside the model scramjet.
최정열(Jeong-Yeol Choi),노진현(Jinhyeon Noh),Bernard Parent 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.11
본 리뷰에서는 미국 DARPA에 의하여 최근 진행 중이거나 계획 중인 X-51A, HTV-3X 및 HCV 등의에 대해서 소개하며, 이들 극초음속 비행체의 추진 기관의 구성 및 핵심 기술의 개발 전략에 대하여 살펴본다. Present review introduces the on-going or planed hypersonic vehicles by DARPA including X-51A, HTV-3X and HCV. The configuration and the R&D strategies of the hypersonic propulsion systems will be also introduced with its core technologies.
DARPA의 정적연소 (CVC) 기반 극초음속 추진기관 개발 프로그램
최정열(Jeong-Yeol Choi),노진현(Jinhyeon Noh),조덕래(Deok-Rae Cho) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.5
본 리뷰에서는 미국 DARPA가 극초음속 순항 비행체를 위하여 최근 시작한 정적연소 기반 극초음속 추진기관 개발 프로그램에 대하여 소개한다. Present review introduces the constant volume combustion (CVC)-based hypersonic propulsion system development program recently initiated by DARPA for the hypersonic cruse vehicle (HCV).
최정열(Jeong-Yeol Choi),노진현(Jinhyeon Noh),변종렬(Jong-Ryul Byun) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.5
에틸렌을 연료로하는 직결식 이중모드 스크램제트 연소기에서 연소와 충격파-열 발생 천이 과정에 대한 고해상도 수치 연구를 수행하였다. 연소기의 확산 부에는 질량 유량 공급으로 유효 면적을 줄이고 유속을 아음속으로 낮추어 연료-공기 혼합과 점화를 촉진하기 위하여 air-throttling을 적용하였다. 본 결과는 이중모드 스크램제트 연소기에서 작동 영역의 천이 과정을 잘 이해할 수 있는 상세한 보여주었다. A high-resolution numerical study is carried out to investigate the transient process of the combustion and the shock-train developments in an ethylene-fueled direct-connect dual-mode scramjet combustor. Air-throttling is then applied at the expansion part of the combustor to provide mass addition to block the flow to subsonic speed, hence to enhance the fuel-air mixing and ignition. Present simulation shows the detailed results for the better understanding of transient processes of the operation regimes in the dual-mode scramjet combustor.
초음속 유동내 수직 연료분사의 난류 반응 유동장에 대한 DES 해석
원수희(Su-Hee Won),노진현(Jinhyeon Noh),정인석(In-Seuck Jeung),최정열(Jeong-Yeol Choi) 한국연소학회 2008 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.- No.-
Three-dimensional unsteady reacting flowfield generated by transverse hydrogen injection into a supersonic mainstream are numerically investigated using DES and finite-rate chemistry model. Comparisons are made with experimental results to investigate the turbulent mixing and reacting flow physics. The numerical OH distribution describes well the experimental OH-PLIF result, while the numerical ignition delay time shows some disparity due to the restricted available experimental data. The intermittency phenomena are identified by the comparative analysis between RANS and DES and their effects are Quantified by the temperature distributions along streamlines and superimposed OH mass fraction along with time.