KR102050002B1 - The method and apparatus for testing an altitude in the ground - Google Patents

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KR102050002B1 KR1020180101557A KR20180101557A KR102050002B1 KR 102050002 B1 KR102050002 B1 KR 102050002B1 KR 1020180101557 A KR1020180101557 A KR 1020180101557A KR 20180101557 A KR20180101557 A KR 20180101557A KR 102050002 B1 KR102050002 B1 KR 102050002B1
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기태석
박정우
박익수
정치훈
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국방과학연구소
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Abstract

Embodiments relate to a method and an apparatus for testing an altitude on the ground. According to an embodiment, a method for testing an altitude on the ground is configured to estimate an amount of air supplied to an engine from a condition of the total pressure and a stagnation temperature of the air currently flowing to simulate a flight condition, and infer flight altitude and Mach number information therefrom in real time. Therefore, a conventional apparatus for testing an altitude on the ground is used to perform a test to simulate a condition similar to a flight test for a reliable engine performance verification process to be performed.

Description

지상고도시험 장치 및 방법{The method and apparatus for testing an altitude in the ground} The method and apparatus for testing an altitude in the ground}

본 발명은 지상고도시험 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 지상고도시험 운용에서 모의된 비행정보를 추정하기 위한 지상고도시험 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a ground altitude test apparatus and method, and more particularly to a ground altitude test apparatus and method for estimating flight information simulated in the ground altitude test operation.

초음속 비행체에 장착되는 공기 흡입식 엔진을 개발하기 위해서는 시험체의 비행 시험에 앞서 지상에서 엔진을 고정시킨 후 엔진의 성능을 검증하기 위한 각종 시험을 수행해야 한다. 실제 초음속 공기 흡입식 엔진은 빠른 속도로 비행하며 공기를 흡입하고 압축하여 연료와 함께 연소시킴으로써 원하는 추력을 얻고 작동하게 된다. 하지만 지상에서는 실제 비행과 같이 시험체를 원하는 속도로 움직이게 하는데 한계가 있다. 따라서 일반적으로 초음속 공기 흡입식 엔진을 시험하기 위해서는 엔진을 고정시킨 후 공기를 빠른 속도로 흐르게 하여 시험 조건을 모의함으로써, 고정된 엔진이 실제 비행 조건과 유사한 환경에 놓이게 한 후 연소 시험과 같은 성능 검증 시험을 수행하게 된다. 따라서 초음속 공기 흡입식 엔진의 정확한 성능 시험을 수행하기 위해서는 기본적인 시험 장치도 중요하지만, 원하는 조건으로 시험 환경을 모의함으로써 지상고도시험의 결과가 실제 비행 시험의 결과와 유사하여 신뢰성이 높고 가치가 있는 시험 결과를 도출할 수 있도록 하는 것이 더욱 중요하다.In order to develop an air intake engine mounted on a supersonic vehicle, the engine must be fixed on the ground prior to the flight test of the test body, and various tests must be performed to verify the engine performance. Indeed, supersonic air-suction engines fly at high speed, inhaling and compressing air to burn with fuel to achieve the desired thrust. However, on the ground, there is a limit to moving the specimen at a desired speed as in actual flight. Therefore, in order to test a supersonic air intake engine, in general, the engine is fixed and the air is flowed at a high speed to simulate the test conditions. Will be performed. Therefore, although basic test equipment is important for accurate performance testing of supersonic air-suction engines, the test results are simulated under the desired conditions, and the results of the ground altitude test are similar to those of the actual flight test. It is more important to be able to derive

이러한 지상고도시험은 공기 흡입식 엔진을 개발하기 위한 필수 과정이므로, 고속 추진기관의 성능 시험을 위한 시험장치, 스크램제트 엔진이라는 특수한 엔진의 성능 시험을 위하여 10 Mpa의 고압력 및 1800 K 이상의 고온 조건에서의 성능 시험을 위한 시험장치들이 제안되었다. 지상에서 초음속 공기 흡입식 엔진의 성능 시험을 수행하기 위한 시험 장치의 기본적인 구성품 및 각 구성품의 역할에 대한 설명을 통해서 기본적인 지상 연소시험을 수행할 수 있도록 하였다. Since the ground altitude test is an essential process for developing an air intake engine, a test apparatus for performance testing of a high-speed propulsion engine, a high pressure of 10 Mpa and a high temperature of 1800 K or more for a performance test of a special engine such as a scramjet engine Test apparatus for performance testing have been proposed. The basic components of the test apparatus and the role of each component in performing the performance test of the supersonic air-suction engine on the ground allow the basic ground combustion test to be performed.

전술한 종래기술들은 물리적인 시험 장치에 대한 제안만 하고 있으며, 비행 조건 모의를 위한 상세한 시험 기법에 대한 설명이 없었다. 또한, 지상고도시험 수행시 필수적인 정보인 전압력 및 정압력을 측정하는 기법을 제안되었으며, 이러한 기술을 통하여 지상고도시험을 통해 원하는 정보를 얻어냄으로써 시험 대상인 엔진의 성능 평가를 수행할 수 있게 된다. 다만 앞의 기존의 발명과 마찬가지로 이러한 기술을 기반이 적용된 상세한 시험 기법 또는 비행조건 추정 기법은 역시 제안되어 있지 않다. 즉 기존에 제안된 초음속 공기 흡입식 엔진의 지상고도시험과 관련된 기술 및 발명은 기본적인 기술이거나 물리적인 시험 장치에 한정되어 있으며, 보다 중요한 비행조건 추정 기법이나 시험 기법에 대한 연구는 부족한 실정이다.The above-mentioned prior arts only propose a physical test apparatus, and there is no description of a detailed test technique for simulating flight conditions. In addition, a technique for measuring voltage force and static pressure, which is essential information when performing the ground altitude test, has been proposed. Through this technique, it is possible to perform the performance evaluation of the engine under test by obtaining desired information through the ground altitude test. As with the previous inventions, however, no detailed test technique or flight condition estimation technique based on such a technique is proposed. That is, the techniques and inventions related to the ground altitude test of the proposed supersonic air intake engine are limited to basic or physical test apparatuses, and more important studies on flight condition estimation and test techniques are insufficient.

[선행기술문헌번호][Prior art document number]

선행기술문헌 1: 한국공개특허 2010-0071184호 Prior Art Document 1: Korean Patent Publication No. 2010-0071184

선행기술문헌 2: 한국등록특허 10-1357862호Prior Art Document 2: Korean Patent No. 10-1357862

선행기술문헌 3: 한국등록특허 10-1268393호 Prior Art Document 3: Korean Patent No. 10-1268393

실시 예들은 비행 조건을 모의하기 위하여 현재 유입되는 공기의 전압력 및 전온도 조건으로부터 엔진에 공급되는 공기량을 추정하고, 이로부터 비행 고도 및 마하수 정보를 실시간으로 유추함으로써, 기존의 지상고도시험 장치를 이용하여 비행 시험과 유사한 조건을 모의하는 시험을 수행함으로써 신뢰성 있는 엔진의 성능 검증 절차가 이루어질 수 있는 지상고도시험 방법 및 장치를 제공하는 것이다.Embodiments use the existing ground altitude test apparatus by estimating the amount of air supplied to the engine from the total pressure and total temperature conditions of the current air to simulate flight conditions, and inferring the flight altitude and Mach number information in real time therefrom. It is to provide a ground altitude test method and apparatus that can perform a reliable engine performance verification procedure by performing a test simulating conditions similar to the flight test.

일 실시 예에 따른 지상고도시험 방법은 비행체의 비행 조건을 모의하기 위하여 현재 유입되는 공기의 전압력 및 전온도 조건을 측정하는 단계; 상기 측정된 전압력 및 전온도 조건으로부터 상기 비행체의 엔진에 공급되는 공기량을 추정하는 단계; 및 상기 추정된 공기량으로부터 비행 고도 정보 및 비행 마하수 정보 중 적어도 하나를 포함하는 비행 조건을 결정하는 단계를 포함한다. Ground altitude test method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of measuring the total force and temperature conditions of the current air to simulate the flight conditions of the aircraft; Estimating the amount of air supplied to the engine of the vehicle from the measured voltage force and total temperature condition; And determining flight conditions including at least one of flight altitude information and flight Mach number information from the estimated air amount.

다른 실시 예에 따른 비행체의 비행 조건을 모의하기 위하여 현재 유입되는 공기의 전압력 및 전온도 조건을 측정하는 센서부; 및 상기 측정된 전압력 및 전온도 조건으로부터 상기 비행체의 엔진에 공급되는 공기량을 추정하고, 상기 추정된 공기량으로부터 비행 고도 및 마하수 정보 중 적어도 하나를 포함하는 비행 조건을 결정하는 프로세서를 포함한다.Sensor unit for measuring the voltage force and the total temperature of the current air to simulate the flight conditions of the aircraft according to another embodiment; And a processor for estimating the amount of air supplied to the engine of the vehicle from the measured voltage force and the total temperature condition, and determining a flight condition including at least one of flight altitude and Mach number information from the estimated air amount.

또 다른 실시 예에 따른 상기 지상고도시험 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 포함한다.According to another embodiment includes a recording medium recording a program for executing the above ground altitude test method on a computer.

실시 예에 따른 지상고도시험 방법 및 장치는 지상고도시험 장치에서 실제 비행 시험과 유사한 조건에서의 엔진 성능 시험을 수행할 수 있다.The ground altitude test method and apparatus according to the embodiment may perform an engine performance test under conditions similar to actual flight tests in the ground altitude test apparatus.

실시 예에 따른 지상고도시험 방법 및 장치는 비행 조건을 모의하기 위하 현재 유입되는 공기의 전압력 및 전온도 조건으로부터 엔진에 공급되는 공기량을 추정하고, 이로부터 비행 고도 및 마하수 정보를 실시간으로 유추함으로써, 기존의 지상고도시험 장치를 이용하여 비행 시험과 유사한 조건을 모의하는 시험을 수행함으로써 신뢰성 있는 엔진의 성능 검증 절차가 이루어질 수 있게 한다. Ground elevation test method and apparatus according to the embodiment by estimating the amount of air supplied to the engine from the total pressure and total temperature conditions of the current air to simulate the flight conditions, by infer the flight altitude and Mach number information in real time, Tests simulating conditions similar to flight tests using existing ground altitude test equipment allow reliable engine performance verification procedures.

또한, 추정된 공기량을 이용하여 원하는 공기과잉율 조건을 만족시키도록 하는 연료 공급 기법을 제공할 수 있다. In addition, it is possible to provide a fuel supply technique that uses the estimated amount of air to satisfy a desired air excess rate condition.

도 1은 일 실시 예에 따른 지상시험고도 장치(100)의 개략도이다.
도 2는 공기 정온도 조건에 따른 공기의 밀도와 흡입 공기 유량사이의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3은 standard/hot/cold day 조건에 따른 공기의 밀도와 정압력 사이의 관계를 나타낸 도면이다.
1 is a schematic diagram of a ground test altitude device 100 according to an embodiment.
2 is a view showing a relationship between the density of air and the intake air flow rate according to the air constant temperature conditions.
3 is a diagram illustrating a relationship between air density and static pressure according to standard / hot / cold day conditions.

본 실시 예들에서 사용되는 용어는 본 실시 예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 임의로 선정된 용어도 있으며, 이 경우 해당 실시 예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 실시 예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시 예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terminology used in the present embodiments is a general term that is currently widely used as possible while considering the functions of the present embodiments, but may vary according to the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, etc. . In addition, in certain cases, there is also a term arbitrarily selected, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding embodiment. Therefore, the terms used in the present exemplary embodiments should be defined based on the meanings of the terms and the contents throughout the present exemplary embodiments, rather than simply names of the terms.

실시 예들에 대한 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 실시 예들에 기재된 “부”의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In the description of the embodiments, when a part is connected to another part, this includes not only a case in which the part is directly connected, but also a case in which another part is electrically connected in between. In addition, when a part includes a certain component, this means that it may further include other components, without excluding other components unless otherwise stated. In addition, the term "unit" described in the embodiments means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.

본 실시 예들에서 사용되는 “구성된다”또는“포함한다”등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계는 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Terms such as “consisting of” or “comprising” as used in the present embodiments should not be construed as necessarily including all of the various elements or steps described in the specification, and some or some of them It should be understood that the steps may not be included or may further include additional components or steps.

하기 실시 예들에 대한 설명은 권리범위를 제한하는 것으로 해석되지 말아야 하며, 해당 기술분야의 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 것은 실시 예들의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 이하 첨부된 도면들을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.The description of the following embodiments should not be construed as limiting the scope of the right, it should be construed as belonging to the scope of the embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art. Hereinafter, only exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시 예들에서는 초음속 공기 흡입식 엔진의 지상고도시험 수행 시 원하는 비행 조건을 모의하기 위하여 엔진 및 엔진 주위에 흐르는 공기의 조건과 엔진 내부에 공급되는 연료의 양을 결정하는 방법에 대해 설명한다. The embodiments describe a method of determining the conditions of the engine and the air flowing around the engine and the amount of fuel supplied to the engine in order to simulate the desired flight conditions when performing the ground altitude test of the supersonic air intake engine.

실제 비행하는 초음속 엔진과 유사한 시험 조건을 모사하기 위해서는 비행 고도에 따른 유입 공기의 전압력 및 전온도와 비행 마하수 및 받음각을 모사하여야 한다. 이 때 받음각을 변화시키면서 지상고도시험을 수행하기 위해서는 많은 어려움이 따르므로, 본 발명에서는 받음각은 0인 조건만 고려한 시험 방법을 설명한다.To simulate the test conditions similar to a flying supersonic engine, the total power, temperature, and flight Mach number and angle of attack of the incoming air should be simulated according to flight altitude. At this time, since it is difficult to perform the ground altitude test while changing the angle of attack, the present invention describes a test method considering only the condition of the angle of attack is zero.

도 1은 일 실시 예에 따른 지상시험고도 장치(100)의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a ground test altitude device 100 according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 지상고도시험 장치(100)는 센서부(110) 및 프로세서(120)를 포함한다. 지상고도시험 장치(100)는 하고, 엔진(120)에 대한 지상고도시험을 통해 원하는 정보를 얻어냄으로써 시험 대상인 엔진(120)의 성능 평가를 수행할 수 있게 한다.Referring to FIG. 1, the ground elevation test apparatus 100 includes a sensor unit 110 and a processor 120. The ground altitude test apparatus 100 may perform the performance evaluation of the engine 120 to be tested by obtaining desired information through the ground altitude test for the engine 120.

센서부(110)는 비행체의 비행 조건을 모의하기 위하여 현재 엔진에 유입되는 공기의 전압력, 전온도 조건을 측정한다. 센서부(110)는 압력 센서, 온도 센서 등을 포함할 수 있다.The sensor unit 110 measures the voltage force and all temperature conditions of the air flowing into the engine in order to simulate the flight conditions of the vehicle. The sensor unit 110 may include a pressure sensor, a temperature sensor, and the like.

프로세서(120)는 센서부(110)에서 측정된 전압력 및 전온도 조건으로부터 상기 비행체의 엔진에 공급되는 공기량을 추정하고, 추정된 공기량으로부터 비행 고도, 마하수 정보를 포함하는 비행 조건을 결정한다. 또환, 프로세서(120)는 추정된 공기량을 이용하여 소정의 공기과잉률 조건을 만족하는 실시간 연료량을 결정할 수도 있다.The processor 120 estimates the amount of air supplied to the engine of the vehicle from the voltage force and the total temperature condition measured by the sensor unit 110, and determines a flight condition including flight altitude and Mach number information from the estimated amount of air. In addition, the processor 120 may determine the real-time fuel amount that satisfies the predetermined air excess rate condition using the estimated air amount.

먼저 초음속 공기 흡입식 엔진의 지상고도시험 장치에서 엔진에 공급되는 공기 전온도(

Figure 112018085483382-pat00001
) 및 전압력(
Figure 112018085483382-pat00002
)을 측정하면 공급되는 공기의 유량은 다음 수학식 1과 같이 계산할 수 있다.First, the total air temperature supplied to the engine in the ground altitude test device of the supersonic air suction type engine (
Figure 112018085483382-pat00001
) And high pressure (
Figure 112018085483382-pat00002
) Can be calculated as shown in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018085483382-pat00003
Figure 112018085483382-pat00003

위 식에서

Figure 112018085483382-pat00004
는 공기공급장치의 초킹 출구면적이다. 여기서, 전압력은 둘 이상의 기체가 섞여 있을 때, 그 혼합기체 전체의 압력을 의미하고, 전온도는 흐름, 특히 고속 기류 속에 온도계를 넣으면 국부적으로 흐름이 저지됨으로써 흐름이 가지는 운동 에너지가 열에너지로 변환되어 이것이 흐름의 실제 온도에 가해진 양으로 온도계에 나타나는 온도를 의미한다. From the stomach
Figure 112018085483382-pat00004
Is the choking outlet area of the air supply. Here, the total pressure means the pressure of the entire mixture gas when two or more gases are mixed, and the total temperature means that the flow is prevented locally, especially when the thermometer is placed in the high speed air flow, so that the kinetic energy of the flow is converted into thermal energy. This is the temperature displayed on the thermometer in the amount applied to the actual temperature of the flow.

다음으로 엔진으로 유입되는 공기 흡입량(

Figure 112018085483382-pat00005
)와 공기 밀도(
Figure 112018085483382-pat00006
)는
Figure 112018085483382-pat00007
가 고정되어 있을 경우 1:1 함수 관계를 가지게 되며, 공기 전온도가 350 ~ 1000 K의 범위에서 고정될 경우 도 2와 같은 분포를 가지게 되며, 이를 고정된 전온도 조건에서 2차 함수로 근사화 할 수 있다. Next, the amount of air intake into the engine (
Figure 112018085483382-pat00005
) And air density (
Figure 112018085483382-pat00006
)
Figure 112018085483382-pat00007
If it is fixed, it has a 1: 1 function relation. If the air temperature is fixed in the range of 350 to 1000 K, it has the distribution as shown in FIG. Can be.

따라서

Figure 112018085483382-pat00008
는 다음의 수학식 2와 같이
Figure 112018085483382-pat00009
의 2차 함수로 표현할 수 있다.therefore
Figure 112018085483382-pat00008
Is as shown in Equation 2 below.
Figure 112018085483382-pat00009
Can be expressed as a quadratic function of.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112018085483382-pat00010
Figure 112018085483382-pat00010

이 때

Figure 112018085483382-pat00011
는 2차 근사 함수의 계수로 공기 전온도의 데이터 테이블로 정리할 수 있다. 도 2를 참조하면, 빨간색 별표로 나타낸 것은 실제 시험 데이터를 의미하며 이를 위의 수식과 같이 2차 다항식으로 근사화하여 파란색 실선으로 표기하였다.At this time
Figure 112018085483382-pat00011
Can be summarized in the data table of the total air temperature as a coefficient of the quadratic approximation function. Referring to FIG. 2, the red asterisk means actual test data, and this is represented by a blue solid line by approximating the second polynomial as shown in the above equation.

한편 대기 조건에 따라 공기의 정압력(

Figure 112018085483382-pat00012
)은 도 3와 같이
Figure 112018085483382-pat00013
의 함수로 고려할 수 있으며, 각각 standard/hot/cold day의 조건에 따라 다음 수학식 3과 같이, 2차의 함수로 근사화 할 수 있다.On the other hand, depending on the atmospheric conditions,
Figure 112018085483382-pat00012
) Is as shown in FIG. 3
Figure 112018085483382-pat00013
It can be considered as a function of, and can be approximated as a quadratic function, as shown in Equation 3, according to the conditions of standard / hot / cold day, respectively.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112018085483382-pat00014
Figure 112018085483382-pat00014

도 3에 도시된 것처럼, 이 역시 위의 수식과 같이 2차 다항식으로 근사화하여 표현할 수 있다.As shown in FIG. 3, this may also be expressed by approximating a quadratic polynomial as in the above equation.

여기서, 정압력은 유체의 흐름에 평행으로 놓인 평면을 가정하였을 대 그 면을 수직으로 서로 미는 법선 변형력을 의미하며, 유체의 운동 상태와 유체의 면에 관계없이 일정한 값을 가진다.Here, the static pressure means a normal strain force that pushes the planes vertically to each other assuming a plane placed parallel to the flow of the fluid, and has a constant value regardless of the motion state of the fluid and the plane of the fluid.

상기 수학식 3에 의해서 공급되는 공기의 정압력,

Figure 112018085483382-pat00015
를 결정할 수 있으며, 공기의 정압력과 고도는 1:1 함수 관계를 가지게 되므로 대기 모델을 이용하여 최종적으로 고도 정보를 추정할 수 있다. 또한 같은 방식으로 공기의 정압력과 밀도가 결정되면 이상기체 방정식으로부터 다음 수학식 4와 같이 공기의 정온도(
Figure 112018085483382-pat00016
)를 계산할 수 있다. Static pressure of air supplied by Equation 3,
Figure 112018085483382-pat00015
Since the static pressure of the air and the altitude have a 1: 1 function relationship, the altitude information can be finally estimated using the atmospheric model. In addition, if the static pressure and density of the air are determined in the same manner, the static temperature of the air (
Figure 112018085483382-pat00016
) Can be calculated.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112018085483382-pat00017
Figure 112018085483382-pat00017

이렇게 결정된

Figure 112018085483382-pat00018
와 측정된
Figure 112018085483382-pat00019
을 이용하여 다음 수학식 5의 등 엔트로피 방정식을 통해서 비행 마하수(M)를 추정할 수 있다.So determined
Figure 112018085483382-pat00018
And measured
Figure 112018085483382-pat00019
Using can be estimated the flight Mach number (M) through the isentropic equation of the following equation (5).

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112018085483382-pat00020
Figure 112018085483382-pat00020

위와 같은 방법으로 추정된 비행 조건에 맞는 엔진의 공기과잉율을 결정할 수 있으며, 엔진으로 유입되는 공기 흡입량을 이용하여 원하는 엔진의 공기과잉율 조건을 다음 수학식 6과 같은 방법으로 만족시킬 수 있다. 공기과잉율이란 엔진에 유입되는 공기의 양과 연료의 양의 비율을 의미하며 다음 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.In this way, the engine excess air ratio may be determined according to the estimated flight conditions, and the air excess rate condition of the desired engine may be satisfied by the following equation (6) using the air intake amount introduced into the engine. The excess air ratio means the ratio of the amount of air flowing into the engine and the amount of fuel, which can be expressed by Equation 6 below.

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112018085483382-pat00021
Figure 112018085483382-pat00021

여기서,

Figure 112018085483382-pat00022
는 특정 상수를 의미하며,
Figure 112018085483382-pat00023
는 엔진에 공급되는 연료량을 의미한다. 이 때
Figure 112018085483382-pat00024
는 추정을 통해 계산할 수 있으므로, 원하는 공기과잉율 조건(
Figure 112018085483382-pat00025
)을 만족시키기 위한 실시간 연료량 명령(
Figure 112018085483382-pat00026
)은 다음 수학식 7과 같이 결정할 수 있다.here,
Figure 112018085483382-pat00022
Means a certain constant,
Figure 112018085483382-pat00023
Is the amount of fuel supplied to the engine. At this time
Figure 112018085483382-pat00024
Can be calculated by estimation, so the desired excess air condition (
Figure 112018085483382-pat00025
Real-time fuel level command to satisfy
Figure 112018085483382-pat00026
) May be determined as in Equation 7 below.

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112018085483382-pat00027
Figure 112018085483382-pat00027

실시 예에 따른 지상고도시험 방법 및 장치는 비행 조건을 모의하기 위하 현재 유입되는 공기의 전압력 및 전온도 조건으로부터 엔진에 공급되는 공기량을 추정하고, 이로부터 비행 고도 및 마하수 정보를 실시간으로 유추함으로써, 기존의 지상고도시험 장치를 이용하여 비행 시험과 유사한 조건을 모의하는 시험을 수행함으로써 신뢰성 있는 엔진의 성능 검증 절차가 이루어질 수 있게 한다. 또한, 추정된 공기량을 이용하여 원하는 공기과잉율 조건을 만족시키도록 하는 연료 공급 기법을 제공할 수 있다. Ground elevation test method and apparatus according to the embodiment by estimating the amount of air supplied to the engine from the total pressure and total temperature conditions of the current air to simulate the flight conditions, by infer the flight altitude and Mach number information in real time, Tests simulating conditions similar to flight tests using existing ground altitude test equipment allow reliable engine performance verification procedures. In addition, it is possible to provide a fuel supply technique that uses the estimated amount of air to satisfy a desired air excess rate condition.

본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. One embodiment of the present invention can also be implemented in the form of a recording medium containing instructions executable by a computer, such as a program module executed by the computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, computer readable media may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transmission mechanism, and includes any information delivery media.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (10)

비행체의 비행 조건을 모의하기 위하여 현재 유입되는 공기의 전압력 및 전온도 조건을 측정하는 단계;
상기 측정된 전압력 및 전온도 조건으로부터 상기 비행체의 엔진에 공급되는 공기량을 추정하는 단계; 및
상기 추정된 공기량으로부터 비행 고도 정보 및 비행 마하수 정보 중 적어도 하나를 포함하는 비행 조건을 결정하는 단계를 포함하고,
상기 비행 고도 정보는,
다음 수학식 3에 의해 결정된 공기의 정압력(
Figure 112019088720717-pat00045
)과 대기 모델을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 지상고도시험 방법.
[수학식 3]
Figure 112019088720717-pat00046
Measuring the total pressure and total temperature of the current air to simulate flight conditions of the vehicle;
Estimating the amount of air supplied to the engine of the vehicle from the measured voltage force and total temperature condition; And
Determining a flight condition including at least one of flight altitude information and flight Mach number information from the estimated air amount;
The flight altitude information,
The static pressure of air determined by the following equation (3)
Figure 112019088720717-pat00045
And ground altitude test method, which is determined based on the atmospheric model.
[Equation 3]
Figure 112019088720717-pat00046
제 1 항에 있어서,
상기 추정된 공기량을 이용하여 소정의 공기과잉률 조건을 만족하는 실시간 연료량을 결정하는 단계를 더 포함하는 지상고도시험 방법.
The method of claim 1,
And determining a real-time fuel amount satisfying a predetermined air excess rate condition using the estimated air amount.
제 2 항에 있어서,
상기 공기과잉률은 상기 엔진에 유입되는 공기의 양과 연료의 양의 비율로서, 다음 수학식 6과 같이 정의되는 것을 특징으로 하는 지상고도시험 방법.
[수학식 6]
Figure 112019088720717-pat00028

(여기서,
Figure 112019088720717-pat00029
는 엔진으로 유입되는 공기 흡입량이고,
Figure 112019088720717-pat00030
는 특정 상수를 의미하며,
Figure 112019088720717-pat00031
는 엔진에 공급되는 연료량을 의미함)
The method of claim 2,
The excess air ratio is a ratio of the amount of air and the amount of fuel flowing into the engine, the ground altitude test method, characterized in that defined as shown in Equation 6.
[Equation 6]
Figure 112019088720717-pat00028

(here,
Figure 112019088720717-pat00029
Is the amount of air intake into the engine,
Figure 112019088720717-pat00030
Means a certain constant,
Figure 112019088720717-pat00031
Means the amount of fuel supplied to the engine)
제 3 항에 있어서,
상기 실시간 연료량은,
다음 수학식 7과 같이 정의되는 것을 특징으로 하는 지상고도시험 방법.
[수학식 7]

Figure 112018085483382-pat00032
The method of claim 3, wherein
The real time fuel amount,
Ground altitude test method, characterized in that as defined by Equation 7.
[Equation 7]

Figure 112018085483382-pat00032
제 1 항에 있어서,
상기 공기량은,
다음 수학식 1과 같이 추정되는 것을 특징으로 하는 지상고도시험 방법.
[수학식 1]

Figure 112019088720717-pat00033

(여기서,
Figure 112019088720717-pat00034
은 공기의 전온도,
Figure 112019088720717-pat00035
은 공기의 전압력,
Figure 112019088720717-pat00036
는 공기공급장치의 초킹 출구면적임)
The method of claim 1,
The air amount is,
Ground altitude test method characterized in that estimated by the following equation (1).
[Equation 1]

Figure 112019088720717-pat00033

(here,
Figure 112019088720717-pat00034
The full temperature of air,
Figure 112019088720717-pat00035
Is the full force of air,
Figure 112019088720717-pat00036
Is the choking outlet area of the air supply)
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 비행 마하수 정보는, 다음 수학식 5에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 지상고도시험 방법.
[수학식 5]

Figure 112019088720717-pat00039

(
Figure 112019088720717-pat00040
는 공기의 전온도,
Figure 112019088720717-pat00041
는 공기의 정온도임)
The method of claim 1,
The flight Mach number information is ground altitude test method, characterized in that determined by the following equation (5).
[Equation 5]

Figure 112019088720717-pat00039

(
Figure 112019088720717-pat00040
Is the full temperature of the air,
Figure 112019088720717-pat00041
Is the constant temperature of the air)
제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 지상고도시험 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체.A recording medium on which a program for executing a ground altitude test method according to any one of claims 1 to 5 and 7 on a computer is recorded. 비행체의 비행 조건을 모의하기 위하여 현재 유입되는 공기의 전압력 및 전온도 조건을 측정하는 센서부; 및
상기 측정된 전압력 및 전온도 조건으로부터 상기 비행체의 엔진에 공급되는 공기량을 추정하고, 상기 추정된 공기량으로부터 비행 고도 정보 및 비행 마하수 정보 중 적어도 하나를 포함하는 비행 조건을 결정하는 프로세서를 포함하고,
상기 비행 고도 정보는,
다음 수학식 3에 의해 결정된 공기의 정압력(
Figure 112019088720717-pat00047
)과 대기 모델을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 지상고도시험 장치.
[수학식 3]
Figure 112019088720717-pat00048
Sensor unit for measuring the voltage force and total temperature conditions of the current air to simulate the flight conditions of the aircraft; And
A processor for estimating the amount of air supplied to the engine of the vehicle from the measured voltage force and all temperature conditions, and determining a flight condition including at least one of flight altitude information and flight Mach number information from the estimated air amount;
The flight altitude information,
The static pressure of air determined by the following equation (3)
Figure 112019088720717-pat00047
And ground altitude test apparatus, characterized in that determined based on the atmospheric model.
[Equation 3]
Figure 112019088720717-pat00048
제 9 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 추정된 공기량을 이용하여 소정의 공기과잉률 조건을 만족하는 실시간 연료량을 결정하는 것을 특징으로 하는 지상고도시험 장치.
The method of claim 9,
The processor,
The ground altitude test apparatus, characterized in that for determining the real-time fuel amount that satisfies a predetermined air excess rate condition using the estimated air amount.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101869648B1 (en) * 2017-03-23 2018-06-21 국방과학연구소 Flow rate calibration device for wind tunnel model and method thereof

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김정우, 신재익, 이정민, 김용련, "터보팬엔진 비행고도환경 성능시험설비 개념 설계" 한국추진공학회 학술대회논문집, 12-16쪽, (2018.05.) 1부.* *
박익수, 박정우, 박창규, 황기영, "비행정보를 이용한 초음속 엔진의 공기유량 추정 및 불확도 평가", 한국추진공학회 학술대회논문집, 540-546쪽, (2014.05.) 1부.* *
이양지, 차봉준, 양수석, 김형진, "초음속 지상 추진 시험설비의 기본설계기법 연구" 한국추진공학회지 7(4), 53-62쪽, (2003.12.) 1부.* *

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