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유입부 비대칭 노즐의 성능연구
Performance Study of Supersonic Nozzle with Asymmetric Entrance Shape

이지형   (국방과학연구소CC0136088  ); 김중근   (국방과학연구소CC0136088  ); 이도형   (국방과학연구소CC0136088  );
  • 초록

    현재까지 적용되고 있는 추력제어 장치로는 크게 노즐의 확대부에 장착되어 화염의 방향을 조종하는 제트베인(jet vane), 제트탭(jet tab)방식과 노즐자체를 회전하는 방식인 볼/소켓형(ball & socket) 노즐, 플렉시블 씰형 (flexible seal)노즐로 구분된다. 본 연구는 노즐자체를 회전하여 추력방향을 제어하는 볼/소켓형(ball & socket) 노즐이 회전할 경우 발생되는 유입부의 비대칭성이 노즐 성능에 미치는 영향을 예측하기 위하여 수행한 3차원 수치해석결과와 공압시험 결과를 수록하였다. 유동해석 결과 유입부의 비대칭성이 유동에 미치는 영향은 노즐 목을 지나면서 현저히 줄어들고 하류 유동에 미치는 영향이 미비하였으며 해석된 주 추력의 크기는 시험에서 측정된 추력과 비슷한 경향을 나타내었으나 측 추력의 경우 시험 값보다 낮게 나타났다. 또한 시험의 결과 기하학적으로 회전된 회전각에 의한 추력방향과 측정된 추력의 방향이 일치하지 않음을 알 수 있었다.


    Techniques used for thrust vector control in rocket motors are mainly classified nozzles installed mechanical interference on the expansive region of nozzle(such as jet tabs and jet vanes) and movable nozzles(such as ball&socket and flexible seal). Using the numerical analysis and cold-flow test, this paper evaluates the performance of supersonic nozzle with asymmetric entrance shape when the test nozzle, especially ball&socket, is tilted. Numerical result shows that the effect of the asymmetric entrance shape on the flow field is suddenly diminished at the nozzle throat and downstream is mostly free from the effect of asymmetric entrance shape. Although the calculated thrust and lateral force are less than those of cold-flow test, two results show a fairly good agreement. But the cold-flow test results indicate the effective angles calculated from measured forces are not agreement with the geometric angles.


  • 주제어

    볼/소켓형 노즐 .   유입부 비대칭 .   노즐성능 .   유동박리.  

  • 참고문헌 (5)

    1. S.B.Verma and H.K.Ciezki, "Unsteady nature of flow separation inside a thrust optimized parabolic nozzle", AIAA Paper 2003-1139, June, 2003 
    2. Kevin L. Mikkelsen and Julian J. Idzorek, " Experience in the Operation of a Hypersonic Nozzle Static Thrust Stand", AIAA Paper 92-3292, July, 1992 
    3. R. Harold Whitesides, " The Determination of Forces and Moments on a Gimballed SRM Nozzle Using a Cold Flow Model", AIAA Paper 94-3292, June 1994 
    4. D.L. Bacchus and O.E.Hill, " Facility for Cold Flow Testing of Solid Focket Motor Model" , 1992 JANNAF Propulsion Meeting, Indianapolis, Indiana, 24-27 Feb. 1992 
    5. Craig A. Hunter, "Experimental Investigation of Separated Nozzle Flows" Journal of Propulsion and Power , Vol. 20, No. 3, May-June, 2004, pp.527-532 

 저자의 다른 논문

  • 이지형 (9)

    1. 2004 "고고도 모사용 소형시험장치 연구" 韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST 7 (4): 133~137    
    2. 2004 "소형 초음속 디퓨저를 이용한 고고도환경 모사에 대한 시험적 연구" 韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST 7 (4): 138~145    
    3. 2006 "카본-페놀 직물복합재료의 층간인장물성 측정기법" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 10 (3): 48~52    
    4. 2012 "저온 사출장치용 이탈모타 개발" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 16 (4): 93~98    
    5. 2013 "큰 박리유동을 동반한 초음속 관통형 핀틀노즐 유동에 적합한 2-방정식 난류모델의 압축성계수 보정 영향" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 17 (1): 61~69    
    6. 2011 "저온 사출장치용 이탈모타 개발" 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집 2011 (11): 369~374    
    7. 2011 "핀틀 노즐의 비정상 특성연구" 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집 2011 (11): 662~665    
    8. 2008 "핀틀 형상 및 위치에 따른 추력 성능" 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집 2008 (11): 89~93    
    9. 2008 "Needle형 Pintle의 위치에 따른 초음속 노즐 내부 유동장 연구" 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집 2008 (11): 269~272    
  • 김중근 (8)

  • 이도형 (22)

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