KR101858991B1 - 용융물질을 이용한 압력진동 감쇄 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초고속 공기흡입식 추진기관의 안정적 시동 천이를 위하여 용융물질을 이용하여 흡입구 내부에 발생하는 압력 진동을 감쇄시킬 수 있는 압력진동 감쇄 장치에 관한 것으로, 흡입관 내부의 구조물; 및 구조물에 흡입구와 대향하도록 설치되고, 추진기관 시동시 복수의 다공성 유로를 통해 상기 흡입구에 유동을 형성하여 부스팅 단계에서 흡입관에서 발생되는 압력 진동을 감쇄시키는 압력진동 감쇄 부재;를 포함하며, 상기 압력진동 감쇄 부재는 다공층 구조의 용융 물질로 구성될 수 있다.

Description

용융물질을 이용한 압력진동 감쇄 장치{PRESSURE FLUCTUATION REDUCING APPARATUS USING MELTED MATERIALS}
본 발명은 초고속 공기흡입식 추진기관의 안정적 시동 천이를 위하여 용융물질을 이용하여 흡입구 내부에 발생하는 압력 진동을 감쇄시킬 수 있는 압력진동 감쇄 장치에 관한 것이다.
초고속 비행용 공기흡입형 추진기관은 고속으로 비행하기 때문에 목표물을 타격하는 속도가 빠르고 이로 인해 더 큰 에너지로 목표물을 공격할 수 있으며, 고속 비행으로 인하여 적의 레이더에 감지되는 시간이 짧기 때문에 격추될 우려가 적다. 또한, 초고속 비행용 공기흡입형 추진기관은 구조적으로 볼 때 충격파를 통과하면서 공기의 압력이 높아지는 현상을 이용하여 공기를 압축하게 되므로 일반적인 엔진과는 달리 엔진 내부에 기계적으로 구동되는 부분이 없어 구조가 간단하다.
그런데, 상기와 같은 장점과 달리 초고속 비행용 공기흡입형 추진기관은 정지 상태에서는 추력을 내지 못하며, 엔진 작동을 위한 비행 마하수에 도달해야 작동하게 되는 단점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 비행속도를 줄 수 있는 별도의 추진 장치가 필요하게 되며 일반적으로 고체로켓 추진장치를 이용한다.
도 1은 공기흡입식 추진기관의 일종인 로켓 일체형 램제트 엔진의 천이 단계를 나타낸 일 예이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 초고속 공기 흡입형 추진기관의 한 종류인 로켓 일체형 램제트 엔진의 천이 시스템은 부스터 일체형 램제트(IRR :Integral Rocket Ramjet)로 부스팅 모드(단계)(phase), 천이모드 및 램제트 동작을 통해 공기중의 산소를 산화제로 이용하여 동작된다. 이러한 시스템은 부스터를 외부에 장착하는 시스템에 비해 크기를 상대적으로 크게 줄일 수 있으나, 운영 시 안정된 모드 변화가 필수적이다. 특히 천이 모드에서의 갑작스런 압력파에 의한 충격 최소화를 위하여 부스팅 모드부터 흡입구에 유동을 형성시켜 줘야 하기 때문에 압력진동으로 인하여 구조물이나 내부 장착물에 파손을 불러올 수 있으며, 천이 모드에서는 연소실과 흡입구의 비정상 거동이 연소 불안정을 야기하고 때로는 작동 불능 상태에까지 이르게 할 수 있는 단점을 가지고 있다.
이러한 이유로 초고속 공기흡입식 추진기관의 부스팅 모드의 흡입구 내부 압력 진동을 줄이기 위하여, 기존 시스템에는 내부 압력 포트를 이용하여 엔진 작동 시 이를 사출시키거나 파괴시키기도 하지만, 이는 엔진 내부에 충격에 의한 또 다른 문제를 야기 시킬 수 있다. 또한, 흡입구에 마개를 이용하여 유로를 물리적으로 막고 있다가 제거하는 방법도 있으나, 이 또한 추진기관 시동을 위하여 그전에 비행체에서 안전하게 분리시켜야 하므로 흡입구 구조를 복잡하게 하고 분리장치를 위한 별도의 중량 증가가 요구되며, 분리장치의 장착으로 인한 공기저항 증가 등의 단점이 있다.
본 발명의 일 목적은 부스팅 단계에서 흡입구 내부에 발생하는 압력 진동을 효과적으로 줄일 수 있는 압력진동 감쇄 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 흡입구 구조를 복잡하게 하지 않고 비행체 중량을 증가시키지 않으며, 별도의 항력 증가 없이 흡입구 내부의 압력 진동을 줄일 수 있는 압력진동 감쇄 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 압력진동 감쇄 장치는, 흡입관 내부의 구조물; 및 구조물에 흡입구와 대향하도록 설치되고, 추진기관 시동시 복수의 다공성 유로를 통해 상기 흡입구에 유동을 형성하여 부스팅 단계에서 흡입관에서 발생되는 압력 진동을 감쇄시키는 압력진동 감쇄 부재;를 포함하며, 상기 압력진동 감쇄 부재는 다공층 구조의 용융 물질로 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 구조물은 흡입관 내부에서 중앙동체에 연결되는 파이런을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 용융물질은 부스팅 단계에서 공력가열에 의하여 녹는 물질로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 압력진동 감쇄 부재는 복수개가 서로 대칭되도록 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 압력진동 감쇄 부재는, 소정 두께는 갖는 직사각형 형상의 본체; 본체 후면에 형성되어 구조물에 끼워지는 홈 형태의 결합부; 및 본체 중에서 결합부를 제외한 부분에 균일하게 형성되어 본체의 전면과 후면을 관통하는 복수의 유로를 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력진동 감쇄 장치는, 공기흡입식 추진기관의 압력진동 감쇄 장치에 있어서 흡입관 내부에서 중앙동체에 연결된 퍼이런; 및 상기 흡입구에 대향되도록 퍼이런에 고정 설치되고 다공층 구조를 갖는 용융 물질로 구성되어, 추진기관 시동시 다공층의 유로를 통해 흡입구에 유동을 형성하여 흡입관에서 발생되는 압력 진동을 감쇄시키는 압력진동 감쇄 부재;를 포함하며, 상기 압력진동 감쇄 부재는 부스팅 단계에서 공력가열에 의하여 점진적으로 용융될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 압력진동 감쇄 부재는 소정 두께는 갖는 직사각형 형상의 본체; 본체 후면에 형성되어 퍼이런에 끼워지는 홈 형태의 결합부; 및 본체 중에서 결합부를 제외한 부분에 균일하게 형성되어 본체의 전면과 후면을 관통하는 복수의 유로를 포함할 수 있다.
본 발명은 흡입구에 대향되도록 흡입관 내부 구조물에 압력진동 감쇄 부재를 고정 설치하여, 추진기관 시동을 위한 부스팅 단계에서 흡입구에 유동을 형성하여 흡입관에서 발생되는 압력 진동을 감쇄시키고 공력 가열에 의하여 녹도록 함으로써 초기 추진기관 시동단계에서 원활하고 안정적인 천이가 가능하고, 별도의 분리장치를 위한 중량 증가 없이 간단한 방법으로 압력진동에 의한 위험요소를 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 공기흡입식 추진기관의 일종인 로켓 일체형 램제트 엔진의 천이 단계를 나타낸 일 예를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용융물질을 이용한 압력진동 감쇄 장치의 구성도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 용융물질을 이용한 압력진동 감쇄 장치의 사시도 및 평면도.
일반적인 초고속 공기흡입식 추진기관은 공기 흡입구(Air Inlet)부터 연소실까지 유로가 연결되어 있어 부스팅 단계에서 흡입구에 유동을 형성할 경우 흡입구 내부에 압력 진동이 발생할 수 있다. 상기와 같은 압력 진동은 구조물이나 내부 장착물에 파손을 불러올 수 있으며, 천이 모드에서는 연소실과 흡입구의 비정상 거동이 연소 불안정을 야기하고 때로는 작동 불능 상태에까지 이르게 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 흡입구 구조를 복잡하게 하지 않고 별도의 추가 중량 증가 없이 추진기관 시동시(부스팅 단계) 흡입구(흡입관) 내부에 발생하는 압력 진동을 감쇄시킬 수 있는 방안을 제안한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용융물질을 이용한 압력진동 감쇄 장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와같이, 본 발명의 실시예에 따른 압력진동 감쇄 장치는 흡입구(100)에 대향되도록 흡입관 내부 구조물(110)에 고정 설치되어, 추진기관 시동시 흡입구(100)에 유동을 형성하여 부스팅 단계에서 흡입관에서 발생되는 압력 진동을 감쇄시키는 압력진동 감쇄 부재(120);를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 내부 구조물(110)은 초고속 공기흡입식 추진기관의 중앙동체(130)에 연결되는 파이런(Pylon)일 수 있다. 상기 파일런은 하나의 예로서 이에 한정되지 않으며 다른 구조물질을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 압력진동 감쇄 부재(102)는 다공층 구조를 갖으며, 부스팅 단계에서 공력가열에 의하여 녹는 용융 물질로 구성될 수 있다. 상기 용융물질에는 비행초기에 흡입구에 유동을 형성시킬 수 있는 복수의 다공성 유로(30)가 형성되어 있다. 상기 압력진동 감쇄 부재(102)는 파이런의 갯수 및 설치 위치에 대응되어 복수개 설치되는데 각 압력진동 감쇄 부재는 서로 대칭적으로 설치될 수 있다.
이와같이 구성된 융물질을 이용한 압력진동 감쇄 장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압력진동 감쇄 장치의 사시도 및 평면도이다.
도 1을 참조하면, 초고속 공기흡입식 추진기관은 공기 흡입구(100)부터 연소실(140)까지 유로가 연결되어 있어, 천이 모드에서의 갑작스런 압력파에 의한 충격을 최소화를 위하여 부스팅 단계부터 흡입구(100)에 유동을 형성시켜 주어야 하는데 이 경우 압력진동에 의해 구조물이나 내부 장착물이 파손되거나 천이단계에서 연소 불안정을 야기할 수 있다.
종래에 별도의 압력 포트 또는 흡입구 마개를 이용하여 압력 진동을 감쇄하였지만, 본 발명은 용융물질로 구성된 다공층의 압력진동 감쇄 부재(120)를 흡입관 내부의 구조물(110), 예를 들어 파일런에 설치하여 압력 진동을 감쇄한다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와같이, 압력진동 감쇄부재(120)는 소정 두께는 갖는 직사각형 형상의 본체(10); 상기 본체(10) 후면에 형성되어 구조물에 끼워지는 수직 홈 형태의 결합부(20); 및 상기 본체(10) 중에서 결합부(20)를 제외한 부분에 균일하게 형성되어 본체의 전면과 후면을 관통하는 복수의 유로(30)를 포함할 수 있다.
따라서, 추진기관이 점화되기 전까지(비행초기) 부스팅 단계(구간)에서 상기 압력진동 감쇄부재(120)에 형성된 복수의 다공성 유로(30)를 통하여 흡입구 (100)에 유동을 형성하여 압력 진동을 감쇄시키고, 공력가열에 의하여 서서히 녹으면서 흡입관 내부에 점진적으로 공기의 유량을 증가시킴으로써 천이 단계로의 안정적 시동천이를 수행할 수 있다. 특히, 압력진동 감쇄 부재(120)는 구조가 복합하지도 않고 공력 가열에 의하여 녹기 때문에 분리장치를 위한 별도의 추가 중량 증가가 필요 없으며 추가 항력 증가가 없다는 장점이 있다.
상술한 바와같이 본 발명은 흡입구에 대향되도록 흡입관 내부 구조물에 압력진동 감쇄 부재를 고정 설치하여, 추진기관 시동시 흡입구에 유동을 형성하여 흡입관에서 발생되는 압력 진동을 감쇄시키고 공력 가열에 의하여 녹도록 함으로써 초기 추진기관 시동단계에서 원활하고 안정적인 천이가 가능하고 간단한 방법으로 압력진동에 의한 위험요소를 제거할 수 있는장점이 있다.
상기와 같이 설명된 본 발명에 따른 용융물질을 이용한 압력진동 감쇄 장치 는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
30 : 유로 ` 100 : 흡입구
110 : 파이런 120 : 압력진동 감쇄 부재
130 : 중앙동체 140 : 연소실

Claims (8)

  1. 흡입관 내부의 구조물; 및
    구조물에 흡입구와 대향하도록 설치되고 다공층 구조를 갖는 용융 물질로 구성되어, 추진기관 시동시 복수의 다공성 유로를 통해 상기 흡입구에 유동을 형성하여 부스팅 단계에서 흡입관에서 발생되는 압력 진동을 감쇄시키는 압력진동 감쇄 부재;를 포함하며,
    상기 압력진동 감쇄 부재는 복수개가 서로 대칭되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 압력진동 감쇄 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구조물은
    흡입관 내부에서 중앙동체에 연결되는 파이런인 것을 특징으로 하는 압력진동 감쇄 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 용융물질은
    부스팅 단계에서 공력가열에 의하여 녹는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력진동 감쇄 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 압력진동 감쇄 부재는
    소정 두께는 갖는 직사각형 형상의 본체;
    본체 후면에 형성되어 구조물에 끼워지는 홈 형태의 결합부; 및
    본체 중에서 결합부를 제외한 부분에 균일하게 형성되어 본체의 전면과 후면을 관통하는 복수의 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력진동 감쇄 장치.
  6. 공기흡입식 추진기관의 압력진동 감쇄 장치에 있어서,
    흡입관 내부에서 중앙동체에 연결된 파이런; 및
    흡입구에 대향되도록 퍼이런에 고정 설치되고 다공층 구조를 갖는 용융 물질로 구성되어, 추진기관 시동시 다공층의 유로를 통해 흡입구에 유동을 형성하여 흡입관에서 발생되는 압력 진동을 감쇄시키는 압력진동 감쇄 부재;를 포함하며,
    상기 압력진동 감쇄 부재는
    부스팅 단계에서 공력가열에 의하여 점진적으로 녹는 것을 특징으로 하는 압력진동 감쇄 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 압력진동 감쇄 부재는
    복수개가 서로 대칭되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 압력진동 감쇄 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 압력진동 감쇄 부재는
    소정 두께는 갖는 직사각형 형상의 본체;
    본체 후면에 형성되어 파이런에 끼워지는 홈 형태의 결합부; 및
    본체 중에서 결합부를 제외한 부분에 균일하게 형성되어 본체의 전면과 후면을 관통하는 복수의 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력진동 감쇄 장치.
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