KR100446335B1 - 풍동용 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 풍동 설비가 고온의 공기 동압을 얻기 위하여 송풍기와는 별도의 가열장치를 구비해야 하고 풍동으로 공급되는 공기의 온도가 균일하지 않아 풍동 시험의 신뢰도가 떨어지게 되는 문제점이 있기 때문에,

일단에 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성되고 타단에는 고온 고압의 가스를 풍동으로 공급하는 가스출구가 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치되고 외부로부터 유입된 산소를 공급하는 산소 공급부와, 상기 공기 유입구를 통해 유입된 공기와 상기 산소 공급부를 통해 공급된 공기가 혼합되는 산소 보정부와, 상기 본체의 내부에 설치되고 외부로부터 유입된 연료를 공급하는 연료 공급부와, 상기 연료 공급부를 통해 공급된 연료와 산소 및 공기가 혼합되는 혼합기와, 상기 혼합기로 화염을 제공하는 점화부와, 상기 본체 내부에 형성되어 상기 연료가 연소되고 상기 가스출구를 통해 고온 고압의 가스를 분출시키는 연소실로 구성됨으로써,

연료를 연소시켜 발생된 고온 고압의 연소 가스를 풍동으로 공급함으로써 고속 비행 물체에 대한 풍동 시험의 신뢰도가 향상되게 하는 풍동용 히터에 관한 것이다.

Description

풍동용 히터{ Heater for wind tunnel }

본 발명은 고속으로 비행하는 물체의 내구성이나 저항 등의 여러 가지 물리적 특성을 시험하기 위한 풍동에 고온 고압의 가스를 제공하는 풍동용 히터에 관한 것이다.

램 제트나 스크램 제트를 엔진으로 사용하는 비행물체는 공기중을 고속으로 비행하기 때문에, 비행물체는 고온의 공기 동압을 받는다. 따라서, 비행물체의 성능시험을 위해서는 비행물체가 고속으로 비행하도록 하면서 시험을 실시해야 하지만, 그와 같은 실험은 곤란하므로 풍동 시험이 실시되고 있다. 물론, 비행물체가 고속으로 비행하는 효과를 얻기 위해서 비행물체가 설치된 풍동에 고온 고압의 공기를 공급해야 하는 것은 당연하다.

일반적으로 풍동(風洞)은 송풍기 등을 이용하여 공기를 가속시킴으로써 풍동 내부에 설치된 물체의 비행에 따른 물리적 특성을 시험하는 장치이나, 단순히 공기를 압송하는 것만으로는 고속 비행물체에서 요구하는 고온의 공기 동압 효과를 얻을 수 없다. 즉, 램 제트 엔진이나 스크램 제트 엔진 등을 사용하는 물체의 풍동 시험을 위해서는 공기를 고압으로 송풍함과 더불어 고온이 되도록 가열해야 하는 것이다. 따라서, 송풍되는 공기가 비행물체에 도달하기 이전에 전기 히터(electric heater)나 재열 히터(regenerative heater) 또는 아크 아터(electric arc heater) 등을 사용하여 공기를 가열하고 있다.

그러나, 상기한 종래의 풍동 설비는 고온의 공기 동압을 얻기 위하여 송풍기와는 별도의 가열장치를 구비해야 하고 풍동으로 공급되는 공기의 온도가 균일하지 않아 풍동 시험의 신뢰도가 떨어지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,풍동에 공기를 공급하지 않고 연료를 연소시켜 발생된 고온 고압의 가스를 제공함으로써 풍동 내부의 온도 및 압력을 비교적 균일하게 하여 비행물체에 대한 풍동 시험의 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 풍동용 히터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 풍동용 히터가 개략적으로 도시된 구성도,

도 2는 본 발명의 요부 구성인 점화부의 상세도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

11 : 공기 유입구 12 : 산소 공급부

13 : 산소 보정부 14 : 메탄 공급부

15 : 혼합기 16 : 점화부

17 : 연소실 18 : 가스 출구

19 : 워터 재킷 20 : 화염 차단층

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 일단에 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성되고 타단에는 고온 고압의 가스를 풍동으로 공급하는 가스출구가 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치되고 외부로부터 유입된 산소를 공급하는 산소 공급부와, 상기 공기 유입구를 통해 유입된 공기와 상기 산소 공급부를 통해 공급된 공기가 혼합되는 산소 보정부와, 상기 본체의 내부에 설치되고 외부로부터 유입된 연료를 공급하는 연료 공급부와, 상기 연료 공급부를 통해 공급된 연료와 산소 및 공기가 혼합되는 혼합기와, 상기 혼합기로 화염을 제공하는 점화부와, 상기 본체 내부에 형성되어 상기 연료가 연소되고 상기 가스출구를 통해 고온 고압의 가스를 분출시키는 연소실로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 풍동용 히터는 도 1에 도시된 바와 같이 일단에 공기가 유입되는 공기 유입구(11)가 형성되고 타단에는 고온 고압의 가스를 풍동으로 공급하는 가스출구(18)가 형성된 본체(10)와, 상기 본체(10)의 내부에 설치되고 외부로부터 유입된 산소를 공급하는 산소 공급부(12)와, 상기 공기 유입구(11)를 통해 유입된공기와 상기 산소 공급부(12)를 통해 공급된 공기가 혼합되는 산소 보정부(13)와, 상기 본체(10)의 내부에 설치되고 외부로부터 유입된 메탄을 공급하는 연료 공급부(14)와, 상기 연료 공급부(14)를 통해 공급된 메탄과 산소 및 공기가 혼합되는 혼합기(15)와, 상기 혼합기(15)로 화염을 제공하는 점화부(16)와, 상기 본체(10) 내부에 형성되어 상기 연료가 연소되고 상기 가스출구(18)를 통해 고온 고압의 가스를 분출시키는 연소실(17)과, 상기 연소실(17)의 외측에 설치되어 연소실(17)의 과열을 방지하는 워터 재킷(19)으로 구성된다. 여기서, 상기 연소실(17)과 워터 재킷(19) 사이에는 상기 연소실(17)의 외벽에 형성된 다수의 구멍을 통해 유입된 공기에 의하여 화염 차단층(20)이 형성된다.

상기 점화부(16)는 도 2에 도시된 바와 같이 공기 유입구(16a) 및 연료 유입구(16b)가 각각 구비되고 상기 혼합기(15)와 연통된 점화실(16c)과, 일단이 상기 점화실(16c)에 돌출되어 불꽃 방전을 일으키는 플러그(16d)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 풍동용 히터는 고온/고압의 풍압을 발생시켜 풍동으로 공급함으로써 램제트 또는 스크램제트 엔진을 사용하는 비행물체의 풍동시험이 가능하게 한다.

공기 유입구(11)를 통해 유입된 공기는 산소 공급부(12)를 통해 공급된 산소와 산소 보정부(13)에서 혼합되어 혼합기(15)로 공급된다. 상기 혼합기(15)로는 연료 공급부(14)를 통해 공급된 메탄 역시 공급되어 공기와 혼합된다. 이때, 상기 혼합기(15)와 연결된 점화부(16)를 통해 화염이 제공되므로, 메탄은 연소실(17) 내에서 연소된다. 물론, 최초 점화 때에만 상기 점화부(16)에서 화염이 제공되는 것은당연하다. 메탄이 연소되면서 발생된 고온 고압의 연소가스는 가스출구(18)를 통해 방출되어 풍동으로 공급된다.

여기서, 상기 산소 보정부(13)는 메탄이 연소될 때 불완전 연소가 일어나지 않도록 공기에 산소를 추가하게 되고, 상기 연소실(17)의 외측에는 워커 재킷(19)이 설치되어 연소실(17) 부분이 과열되지 않게 한다. 또, 상기 연소실(17)의 외벽에 형성된 구멍을 통해 유입된 공기에 의해 형성된 화염 차단층(20)은 연소실(17) 내의 연소가스가 상기 워터 재킷(19)에 직접 닿지 않게 하여 워터 재킷의 내벽을 보호한다.

이와 같이, 본 발명의 풍동용 히터는 연료를 연소시켜 발생된 고온 고압의 연소 가스를 풍동으로 공급함으로써 고속 비행 물체에 대한 풍동 시험의 신뢰도가 향상되게 하는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 일단에 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성되고 타단에는 고온 고압의 가스를 풍동으로 공급하는 가스출구가 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치되고 외부로부터 유입된 산소를 공급하는 산소 공급부와, 상기 공기 유입구를 통해 유입된 공기와 상기 산소 공급부를 통해 공급된 공기가 혼합되는 산소 보정부와, 상기 본체의 내부에 설치되고 외부로부터 유입된 연료를 공급하는 연료 공급부와, 상기 연료 공급부를 통해 공급된 연료와 산소 및 공기가 혼합되는 혼합기와, 상기 혼합기로 화염을 제공하는 점화부와, 상기 본체 내부에 형성되어 상기 연료가 연소되고 상기 가스출구를 통해 고온 고압의 가스를 분출시키는 연소실로 구성된 것을 특징으로 하는 풍동용 히터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연소실의 외측에 설치되어 연소실의 과열을 방지하는 워터 재킷이 더 구비된 것을 특징으로 하는 풍동용 히터.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 연소실과 워터 재킷 사이에는 상기 연소실의 외벽에 형성된 다수의 구멍을 통해 유입된 공기에 의하여 화염 차단층이 형성된 것을 특징으로 하는 풍동용 히터.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 점화부는 공기 유입구 및 연료 유입구가 각각 구비되고 상기 혼합기와 연통된 점화실과, 일단이 상기 점화실에 돌출되어 불꽃 방전을 일으키는 플러그로 구성된 것을 특징으로 하는 풍동용 히터.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 연료 공급부를 통해 공급되는 연료는 메탄인 것을 특징으로 하는 풍동용 히터.