KR20170090627A - Thrust-vector control apparatus utilizing on/off valve - Google Patents

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KR20170090627A
KR20170090627A KR1020160011204A KR20160011204A KR20170090627A KR 20170090627 A KR20170090627 A KR 20170090627A KR 1020160011204 A KR1020160011204 A KR 1020160011204A KR 20160011204 A KR20160011204 A KR 20160011204A KR 20170090627 A KR20170090627 A KR 20170090627A
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이열
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김윤수
최형규
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한국항공대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed is a device for controlling thrust vector of a jet. According to the present invention, the thrust vector control device comprises: an upper block and a lower block disposed at a vertical interval; a nozzle outlet formed between a rear end of the upper block and a rear end of the lower block to discharge a jet to a rear side; an upper Coanda flap disposed on an upper side of the upper block at an interval to have a first flow passage between the upper block and the upper Coanda flap; a lower Coanda flap disposed on a lower side of the lower block at an interval to have a second flow passage between the lower block and the lower Coanda flap; a first on and off valve opening and closing the first flow passage; and a second on and off valve opening and closing the second flow passage.

Description

ON/OFF 밸브를 이용한 추력편향 제어 장치{THRUST-VECTOR CONTROL APPARATUS UTILIZING ON/OFF VALVE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a thrust deflection control apparatus using ON /

본원은 고속 비행체의 추력편향 제어에 활용될 수 있는 ON/OFF 밸브를 이용한 추력편향 제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thrust deflection control apparatus using an ON / OFF valve that can be utilized for thrust deflection control of a high-speed vehicle.

비행체의 추력편향 제어 기술은 최신예 전투기에 적용되어 초고기동성 비행과 단거리 이착륙(STOL)을 가능하게 하는 항공우주 산업분야의 핵심적 기술 중 하나이다.The propulsion deflection control technology of the aircraft is one of the key technologies in the aerospace industry which is applied to the latest fighter aircraft and enables ultra-high mobility flight and short-distance takeoff and landing (STOL).

종래에 항공우주 산업분야에서 운용되고 있는 기계적 추력편향 제어방식은 엔진 후방의 노즐 방향을 직접 바꾸거나 노즐출구에 장착된 베인 등을 이용하여 제트의 추력방향을 제어하는 시스템이었으나, 그 시스템의 복잡한 구조로 인한 엔진 총중량의 증가, 높은 추력손실, 소모성 부품의 과다한 유지 보수 비용 등의 단점이 있었다. 또한, 종래에 개발된 다양한 유체역학적 제어방식 중에서 제트유동이 노즐출구 후방에 설치된 코안다 포면을 따라 흐르는 "코안다 효과"를 이용한 기술 또한, 초음속과 같은 고속제트의 추력편향 제어에 적용하기에는 어느 정도 한계가 있어 왔다.The mechanical thrust deflection control system, which is conventionally used in the aerospace industry, is a system for directly controlling the direction of the nozzle behind the engine or controlling the thrust direction of the jet by using a vane mounted at the nozzle outlet. However, The increase in the gross weight of the engine, the high thrust loss, and the excessive maintenance cost of consumable parts. In addition, among the various hydrodynamic control methods conventionally developed, the technique using the "Coanda effect" in which the jet flow flows along the Coanda surface provided behind the nozzle outlet is also limited to some extent to be applied to thrust deflection control of high- There has been a limit.

본원의 배경이 되는 기술은 한국공개특허공보 제2005-0078695호, 한국공개특허공보 제2012-0054306호, 및 한국공개특허공보 제2015-0018018호에 개시되어 있다.BACKGROUND ART [0002] Techniques for the background of the present invention are disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-0078695, Korean Laid-Open Patent Publication No. 2012-0054306, and Korean Laid-Open Patent Publication No. 2015-0018018.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복잡한 기계적 구동장치나 추가적인 보조동력 없이도, 간명한 구조에 대한 단순한 조작만으로 종래에 비해 높은 추력편향 성능(높은 추력편향각, 즉각적인 응답성 등)과 적은 추력손실을 기대할 수 있는 추력편향 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a fuel injection control device and a fuel injection control method thereof which can achieve high thrust deflection performance (high thrust deflection angle, And a thrust deflection control device capable of expecting a small thrust loss.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 추력편향 제어 장치는, 상하 방향으로 간격을 두고 배치되는 상부 블록과 하부 블록; 제트를 후방으로 토출하도록 상기 상부 블록의 후단과 상기 하부 블록의 후단 사이에 형성되는 노즐출구; 상기 상부 블록과의 사이에 제1 유로가 형성되도록 상기 상부 블록에 대하여 상측으로 간격을 두고 배치되는 상부 코안다 플랩; 상기 하부 블록과의 사이에 제2 유로가 형성되도록 상기 하부 블록에 대하여 하측으로 간격을 두고 배치되는 하부 코안다 플랩; 상기 제1 유로를 개폐하는 제1 온오프 밸브; 및 상기 제2 유로를 개폐하는 제2 온오프 밸브를 포함할 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a thrust deflection control apparatus comprising: an upper block and a lower block arranged at an interval in a vertical direction; A nozzle outlet formed between a rear end of the upper block and a rear end of the lower block so as to discharge the jet backward; An upper corundum flap disposed at an upper side spacing with respect to the upper block so as to form a first flow path between the upper block and the upper block; A lower corundum flap disposed below the lower block such that a second flow path is formed between the lower block and the lower block; A first on-off valve for opening / closing the first flow path; And a second on-off valve for opening and closing the second flow path.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 노즐출구를 통해 후방으로 토출되는 제트는 초음속 제트일 수 있다.According to one embodiment of the invention, the jet ejected rearward through the nozzle outlet may be a supersonic jet.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로 각각은, 일단이 상기 노즐출구의 후방 공간과 통하도록 개구되는 후방 개구부 및 타단이 상기 노즐출구의 후방 공간 이외의 대기 공간과 통하도록 개구되는 대기 노출부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, each of the first flow path and the second flow path includes a rear opening portion, one end of which opens to communicate with the rear space of the nozzle outlet, and the other end, Exposed to the atmosphere.

본원의 일 구현예에 따르면, 제트가 상기 노즐출구를 통해 후방 토출될 때, 상기 제1 온오프 밸브에 의해 상기 제1 유로가 폐쇄되어 상기 노즐출구의 후방 공간에 대한 대기 노출이 차단되면, 상기 제1 유로의 후방 개구부와 상기 제1 온오프 밸브 사이에 부압이 형성되며, 상기 제2 온오프 밸브에 의해 상기 제2 유로가 폐쇄되어 상기 노즐출구의 후방 공간에 대한 대기 노출이 차단되면, 상기 제2 유로의 후방 개구부와 상기 제2 온오프 밸브 사이에 부압이 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the jet is rearwardly discharged through the nozzle outlet, when the first flow path is closed by the first on-off valve and air exposure to the rear space of the nozzle outlet is blocked, When a negative pressure is formed between the rear opening portion of the first flow path and the first on-off valve, and the second flow path is closed by the second on-off valve to block the air exposure to the rear space of the nozzle outlet, A negative pressure may be formed between the rear opening of the second flow path and the second on-off valve.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 노즐출구의 상단과 상기 상부 코안다 플랩 사이의 거리는, 상기 상부 블록의 후단과 상기 제1 유로의 후방 개구부가 상기 노즐출구로부터 후방 토출된 제트를 상측으로 편향시키는 후향계단 효과((backstep effect)를 발휘하도록 설정되고, 상기 노즐출구의 하단과 상기 하부 코안다 플랩 사이의 거리는, 상기 하부 블록의 후단과 상기 제2 유로의 후방 개구부가 상기 노즐출구로부터 후방 토출된 제트를 하측으로 편향시키는 후향계단 효과를 발휘하도록 설정될 수 있다.According to an embodiment of the invention, the distance between the upper end of the nozzle outlet and the upper Coanda flap is such that the rear end of the upper block and the rear opening of the first passage deflect the jet rearwardly ejected from the nozzle outlet upward Wherein a distance between the lower end of the nozzle outlet and the lower Coanda flap is set such that a rear end of the lower block and a rear opening of the second passage are rearwardly discharged from the nozzle outlet It can be set to exert a backward step effect that deflects the jet downward.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 상부 블록의 후단은, 후방을 향한 법선을 갖는 평면으로 구비되고, 상기 상부 블록의 하면과의 사이에 모서리가 형성되도록 꺾임 형성되며, 상기 하부 블록의 후단은, 후방을 향한 법선을 갖는 평면으로 구비되고, 상기 하부 블록의 상면과의 사이에 모서리가 형성되도록 꺾임 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the rear end of the upper block is formed in a plane having a normal to the rear, and is bent so as to form an edge between the lower block and the lower surface of the upper block, The bottom block may have a flat surface having a normal to the rear, and may be formed so as to have an edge between the upper block and the upper block.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 상부 코안다 플랩 및 상기 하부 코안다 플랩 각각은 상기 노즐출구에 대하여 고정적인 위치에 배치될 수 있다.According to one embodiment of the invention, each of the upper Coanda flap and the lower Coanda flap may be disposed at a fixed position with respect to the nozzle outlet.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 상부 코안다 플랩의 코안다 면과 상기 하부 코안다 플랩의 코안다 면은, 상기 노즐출구의 후방으로 갈수록 서로 멀어지는 형태의 볼록한 곡면일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the nose surface of the upper nose flap and the nose surface of the lower nose flap may be convex curved surfaces that are separated from each other toward the rear of the nozzle exit.

본원의 일 구현예에 따르면, 제트출구 마하수 1.0 및 제트압력 200 kPa의 제트 유동 조건에서, 상기 제1 유로의 후방 개구부의 상하방향 간격은 0.8 mm이고, 상기 상부 코안다 플랩의 코안다 면의 곡률 반경은 50 mm이며, 상기 상부 블록 후단의 상하방향 두께는 1 mm이고, 상기 노즐출구의 상하방향 간격은 10 mm일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in a jet flow condition of a jet outlet Mach number of 1.0 and a jet pressure of 200 kPa, the gap in the vertical direction of the rear opening of the first flow path is 0.8 mm, The thickness of the rear end of the upper block is 1 mm, and the distance between the nozzle outlets in the vertical direction is 10 mm.

본원의 일 구현예에 따르면, 본원의 제1 측면에 따른 추력편향 제어 장치는 상기 상부 코안다 플랩과 상기 하부 코안다 플랩 사이에 형성되는 노즐출구의 후방 공간을 사이에 두고, 상기 노즐출구 양측에 상호 대향하게 설치되는 좌측 측판과 우측 측판을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present application, the thrust bias control device according to the first aspect of the present invention is characterized in that a thrust deflection control device according to the first aspect of the present invention is provided with a throttle- And may further include a left side plate and a right side plate which are mutually opposed to each other.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 좌측 측판과 상기 우측 측판은, 상기 노즐출구를 통해 후방 토출된 제트가 좌우 방향으로 유동되는 간섭이 방지되도록 구비될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the left side plate and the right side plate may be provided to prevent interference of the jet discharged rearward through the nozzle outlet in the left-right direction.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 좌측 측판은, 상기 노즐출구에서 상기 상부 코안다 플랩의 후단 및 상기 하부 코안다 플랩의 후단에 대응하는 부분까지 상기 노즐출구의 후방 공간의 좌측을 폐쇄하고, 상기 우측 측판은, 상기 노즐출구에서 상기 상부 코안다 플랩의 후단 및 상기 하부 코안다 플랩의 후단에 대응하는 부분까지 상기 노즐출구의 후방 공간의 우측을 폐쇄할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the left side plate closes the left side of the rear space of the nozzle outlet from the nozzle outlet to the rear end of the upper Coanda flap and the rear corner of the lower Coanda flap, The right side plate can close the right side of the rear space of the nozzle outlet from the nozzle outlet to the rear end of the upper Coanda flap and the rear corner of the lower Coanda flap.

또한 상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제2 측면에 따른 비행체는 본원의 제1 측면에 따른 추력편향 제어 장치를 포함할 수 있다.In addition, as a technical means for achieving the above technical object, the air vehicle according to the second aspect of the present invention may include a thrust deflection control apparatus according to the first aspect of the present application.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 제트의 토출이 이루어지는 노즐출구의 후방 공간이 외부의 대기 공간에 대하여 선택적으로 노출되도록, 노즐출구와 코안다 플랩 사이에 대기 공간과 연통하는 유로를 형성하고 유로 내에 온오프 방식에 따라 유로를 선택적으로 차단하는 밸브를 배치함으로써, 밸브의 단순 온오프(개폐) 조작만으로도 종래에 비해 훨씬 높은 편향효과가 기대될 수 있고, 큰 동력을 소모하지 않으면서도 높은 응답성을 갖는 즉각적인 편향제어가 쉽게 이루어질 수 있다.According to the above-mentioned problem solving means of the present invention, a passage communicating with the atmospheric space is formed between the nozzle outlet and the coanda flap so that the rear space of the nozzle outlet through which the jet is discharged is selectively exposed to the outside atmosphere space, (Opening / closing) operation of the valve can be expected to provide a much higher deflection effect than that of the conventional valve, and it is possible to achieve a high response An immediate deflection control can be easily achieved.

또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 코안다 플랩을 구동시키거나 2차 제트를 분출시키기 위한 별도의 구동장치나 추가 보조동력 없이도, 간단한 온오프 밸브의 조작만으로 제트의 높은 편향효과가 유도되므로, 큰 부피와 중량을 요하지 않아 구조가 간명하고 제조성 및 경제성이 확보될 수 있으며, 플랩 구조물의 삭마효과 또한 적어 장시간 부속품 교환 없이 사용이 가능하여 유지관리에 있어서도 차별적인 장점을 가질 수 있다.Further, according to the above-mentioned problem solving means of the present invention, it is possible to induce a high deflection effect of the jet only by the operation of a simple on-off valve without a separate driving device for driving the coanda flap, Therefore, it is possible to simplify the structure, to assure the manufacture and economical efficiency without requiring a large volume and weight, and to reduce the abrasion effect of the flap structure, so that it can be used without replacement of accessories for a long period of time.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치를 설명하기 위한 개략적인 입체도이다.
도 2는 도 1의 추력편향 제어 장치에 좌측 측판 및 우측 측판이 추가적으로 도시된 개략적인 입체도이다.
도 3a는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치에서 제1 온오프 밸브와 제2 온오프 밸브가 모두 열렸을 때(open) 제트의 편향되지 않은 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3b는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치에서 제1 온오프 밸브가 닫혔을 때(closed) 제트의 편향 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3c는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치에서 제2 온오프 밸브가 닫혔을 때(closed) 제트의 편향 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 실험을 통한 검증을 위해 설계된 일 구현예를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 일 구현예에 대한 밸브 온오프에 의한 제트의 추력편향 상태를 쉴러린 유동가시화(Schlieren Fow Visualization) 기법을 이용하여 촬영한 영상이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 일 구현예의 밸브 제어에 따른 추력편향각 변화의 실제 관찰결과를 나타낸 그래프이다.
도 7a는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 일 구현예에서, 노즐압력 200 kPa 및 유로간격 1.0 mm 실험조건에서 얻어진 밸브 제어에 따른 추력편향각 변화의 실제 관찰결과를 나타낸 그래프이다.
도 7b는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 일 구현예에서, 노즐압력 200 kPa 및 유로간격 0.9 mm 실험조건에서 얻어진 밸브 제어에 따른 추력편향각 변화의 실제 관찰결과를 나타낸 그래프이다.
도 7c는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 일 구현예에서, 노즐압력 200 kPa 및 유로간격 0.8 mm 실험조건에서 얻어진 밸브 제어에 따른 추력편향각 변화의 실제 관찰결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 일 구현예에서, 코안다 플랩과 노즐출구 사이의 거리(s)에 따른 추력손실비의 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a schematic perspective view for explaining a thrust bias control apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic three-dimensional view in which the left side plate and the right side plate are additionally shown in the thrust deflection control apparatus of FIG.
3A is a schematic cross-sectional view for explaining an un-deflected state of a jet when both the first on-off valve and the second on-off valve are open in the thrust deflection control apparatus according to the embodiment of the present invention.
3B is a schematic cross-sectional view for explaining a deflection state of the jet when the first on-off valve is closed in the thrust deflection control apparatus according to the embodiment of the present invention.
3C is a schematic cross-sectional view for explaining the deflection state of the jet when the second on-off valve is closed in the thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an embodiment designed for testing through experiments of a thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 5A and 5B illustrate a thrust deflection state of a jet due to a valve on-off according to an embodiment of the thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 4 by a Schlieren Fow visualization technique And the like.
6 is a graph showing actual observation results of a change in thrust deflection angle according to a valve control in an embodiment of the thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a graph showing actual observation results of a change in thrust deflection angle according to a valve control obtained under experimental conditions of a nozzle pressure of 200 kPa and a flow path spacing of 1.0 mm in an embodiment of a thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7B is a graph showing actual observation results of a change in thrust deflection angle according to a valve control obtained under experimental conditions of a nozzle pressure of 200 kPa and an oil passage interval of 0.9 mm in an embodiment of the thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7C is a graph showing actual observation results of a change in thrust deflection angle according to a valve control obtained under experimental conditions of a nozzle pressure of 200 kPa and a flow path spacing of 0.8 mm in an embodiment of the thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing a change in thrust loss ratio according to a distance s between a Coanda flap and a nozzle outlet in an embodiment of a thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is " on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 ON/OFF 밸브를 이용한 추력편향 제어 장치(이하 '본 추력편향 제어 장치'라 함)에 대하여 설명한다.Hereinafter, a thrust deflection control apparatus using an ON / OFF valve (hereinafter referred to as a "thrust deflection control apparatus") according to an embodiment of the present invention will be described.

본 추력편향 제어 장치는 초음속 엔진과 같은 엔진의 노즐출구에 위치한 코안다 플랩을 이용하여 비행체의 추력편향을 제어하는 장치에 관한 것이다. 본 추력편향 제어 장치의 일 구현예에 의하면, 노즐출구 후방의 고정된 위치에 설치된 코안다 플랩과 초음속 제트 사이에 형성되는 유로와 대기(atmosphere)와의 연결을 제어하는 간단한 온오프(ON/OFF) 방식 밸브(예를 들면, 솔레노이드 밸브)의 단순 작동만으로도 초음속 제트의 추력편향각이 70도 이상 나타날 수 있도록 추력편향이 제어될 수 있다. 즉, 본 추력편향 제어 장치는 초음속 영역의 고속 제트의 추력편향 제어에 대하여 높은 적용성을 갖는다.This thrust deflection control apparatus is a device for controlling thrust deflection of a flying body by using a coanda flap located at the nozzle outlet of an engine such as a supersonic engine. According to an embodiment of the thrust deflection control device, a simple ON / OFF control for controlling the connection between the atmosphere and the flow path formed between the coanda flap and the supersonic jet installed at a fixed position behind the nozzle outlet, The thrust deflection can be controlled so that the thrust deflection angle of the supersonic jet can be more than 70 degrees by the simple operation of the throttle valve (for example, solenoid valve). That is, the present thrust deflection control apparatus has high applicability to the thrust deflection control of the high-speed jet in the supersonic region.

본 추력편향 제어 장치에 사용되는 노즐은 초음속 유동에 대응하는 초음속 노즐일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 본 추력편향 제어 장치에 사용되는 노즐은 아음속 노즐에도 적용 가능하다. 또 다른 예로, 본 추력편향 제어 장치에 사용되는 노즐은 초음속으로부터 아음속으로 변경되는 유동, 또는 아음속으로부터 초음속으로 변경되는 유동에 대응하는 노즐일 수도 있다.The nozzle used in the present thrust bias control apparatus may be a supersonic nozzle corresponding to a supersonic flow, but is not limited thereto. As another example, the nozzle used in the present thrust bias control apparatus is also applicable to the subsonic nozzle. As another example, the nozzle used in the present thrust bias control apparatus may be a nozzle that corresponds to a flow that changes from supersonic to subsonic, or a subsonic to supersonic flow.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치를 설명하기 위한 개략적인 입체도이고, 도 2는 도 1의 추력편향 제어 장치에 좌측 측판 및 우측 측판이 추가적으로 도시된 개략적인 입체도이다.FIG. 1 is a schematic three-dimensional view for explaining a thrust deviation control apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic three-dimensional diagram in which a left side plate and a right side plate are additionally shown in the thrust bias control apparatus of FIG.

또한, 도 3a는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치에서 제1 온오프 밸브와 제2 온오프 밸브가 모두 열렸을 때(open) 제트의 편향되지 않은 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 3b는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치에서 제1 온오프 밸브가 닫혔을 때(closed) 제트의 편향 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 도 3c는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치에서 제2 온오프 밸브가 닫혔을 때(closed) 제트의 편향 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.3A is a schematic cross-sectional view for explaining an un-deflected state of the jet when both the first on-off valve and the second on-off valve are open in the thrust deflection control apparatus according to the embodiment of the present invention, 3B is a schematic cross-sectional view for explaining the deflection state of the jet when the first on-off valve is closed in the thrust deflection control apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 3C is a cross- Sectional view for explaining the deflection state of the jet when the second on-off valve is closed in the thrust deflection control apparatus.

본 추력편향 제어 장치는 노즐출구(11), 상부 코안다 플랩(21), 하부 코안다 플랩(22), 상부 블록(41), 하부 블록(42), 제1 온오프 밸브(61) 및 제2 온오프 밸브(62)를 포함한다. 또한, 본 추력편향 제어 장치는 좌측 측판(31) 및 우측 측판(32)을 포함할 수 있다.The thrust deflection control apparatus includes a nozzle outlet 11, an upper Coanda flap 21, a lower Coanda flap 22, an upper block 41, a lower block 42, a first on-off valve 61, 2 on-off valve 62. The on- In addition, the thrust deflection control device may include a left side plate 31 and a right side plate 32.

노즐출구(11)는 상부 블록(41)의 후단과 하부 블록(42)의 후단 사이에 형성되어, 제트를 후방으로 토출하는 구성이다. 노즐출구(11)는 사각 형상일 수 있다. 예시적으로 도 1 및 도 2를 참조하면, 노즐출구(1)는 가로 길이(좌우 방향 길이)가 세로 길이(상하 방향 길이)보다 긴 사각 형상일 수 있다. 또한, 노즐출구(1)는 엔진노즐의 출구에 대응하는 구성일 수 있다.The nozzle outlet 11 is formed between the rear end of the upper block 41 and the rear end of the lower block 42 to eject the jet backward. The nozzle outlet 11 may have a rectangular shape. Illustratively, referring to FIGS. 1 and 2, the nozzle outlet 1 may have a rectangular shape in which the lateral length (lateral length) is longer than the vertical length (vertical length). Further, the nozzle outlet 1 may correspond to the outlet of the engine nozzle.

또한, 노즐출구(11)를 통해 후방으로 토출되는 제트는 초음속 제트일 수 있다. 일반적으로 고속 제트의 추력편향 제어는 저속의 경우보다 훨씬 어렵다. 본 추력편향 제어 장치는 초음속 노즐에서 나오는 고속 제트의 추력편향 제어에 적용이 가능하다. 본 추력편향 제어 장치에 대한 구체적인 실험관찰 결과 초음속 제트의 추력편향각이 초음속임에도 70도 이상으로 매우 크게 나타나는 것으로 확인되었으며, 이에 대해서는 보다 상세히 후술하기로 한다. 즉, 본 추력편향 제어 장치에 의하면, 초음속의 제트에 대해서도 70도 이상의 높은 추력편향각이 확보될 수 있는 추력편향 제어 시스템이 구축될 수 있다.Further, the jet ejected rearward through the nozzle outlet 11 may be a supersonic jet. In general, the thrust deflection control of high-speed jet is much more difficult than in the case of low speed. This thrust deflection control system can be applied to thrust deflection control of high-speed jet from a supersonic nozzle. As a result of specific experimental observation on the thrust deflection control device, it has been confirmed that the supine velocity of the supersonic jet appears to be very high, more than 70 degrees, even though the supersonic velocity is supersonic. That is, according to the present thrust deflection control apparatus, a thrust deflection control system capable of securing a high thrust deflection angle of 70 degrees or more for a supersonic jet can be constructed.

또한 도 3a를 참조하면, 노즐출구(11)로부터 미편향 제트가 토출되는 3시 방향을 후방, 이와 반대되는 9시 방향을 전방이라 할 수 있다. 또한, 도 3a 기준 12시 방향을 상측 방향, 6시 방향을 하측 방향이라 할 수 있다. 또한, 도 2를 참조하면, 후술할 좌측 측판(31)이 구비된 쪽이 좌측, 우측 측판(32)이 구비된 쪽이 우측이라 할 수 있다. 다만, 이러한 전후 방향, 상하 방향, 좌우 방향 등은 상대적인 개념으로서, 본 추력편향 제어 장치의 배치 위치 및 방향에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 본 추력편향 제어 장치는 후방이 아래쪽을 향하게 배치될 수도 있다.3A, the 3 o'clock direction in which the un-deflected jet is discharged from the nozzle outlet 11 is rearward, and the 9 o'clock direction opposite to the 3 o'clock direction is referred to as the front. In addition, the reference 12 o'clock direction in Fig. 3a can be referred to as an upward direction and the 6 o'clock direction can be referred to as a downward direction. 2, the side provided with the left side plate 31 to be described later is referred to as the right side and the side provided with the right side plate 32 is referred to as the right side. However, such front-rear direction, up-down direction, left-right direction, and the like are relative concepts and can be variously changed depending on the arrangement position and direction of the present thrust deflection control apparatus. For example, the thrust bias control device may be disposed such that the rear side thereof faces downward.

상부 코안다 플랩(21)은 상부 블록(41)과의 사이에 제1 유로(51)가 형성되도록 상부 블록(41)에 대하여 상측으로 간격을 두고 배치되는 구성이다. 여기서, 제1 유로(51)는 제트가 토출되는 노즐출구(11)와 연결되는 주된 유로의 상측에 형성되는 2차유로라 할 수 있다.The upper Coanda flap 21 is arranged above the upper block 41 so as to be spaced upward from the upper block 41 so as to form a first flow path 51 therebetween. Here, the first flow path 51 may be a secondary flow path formed on the upper side of the main flow path connected to the nozzle outlet 11 through which the jet is discharged.

도 3a를 참조하면, 제1 유로(51)는 일단이 노즐출구(11)의 후방 공간과 통하도록 개구되는 후방 개구부(511) 및 타단이 노즐출구(11)의 후방 공간 이외의 대기 공간과 통하도록 개구되는 대기 노출부(512)를 포함할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이 제1 온오프 밸브(61)가 열려 있는 경우, 제1 유로(51)의 대기 노출부(512)와 후방 개구부(511)를 통해 노즐출구(11)의 후방 공간이 대기 공간과 연결될 수 있다. 반대로 도 3b에 도시된 바와 같이 제1 온오프 밸브(61)가 닫혀 있는 경우, 노즐출구(11)의 후방 공간은 제1 유로(51)를 통한 대기 공간과의 연결이 차단될 수 있다.3A, the first flow path 51 includes a rear opening 511 having one end opened to communicate with the rear space of the nozzle outlet 11, and the other end connected to the atmosphere space other than the rear space of the nozzle outlet 11, (Not shown). 3A, when the first on-off valve 61 is opened, the rear space of the nozzle outlet 11 through the atmosphere exposed portion 512 and the rear opening portion 511 of the first flow path 51, It can be connected to the waiting space. Conversely, when the first on-off valve 61 is closed as shown in FIG. 3B, the rear space of the nozzle outlet 11 can be disconnected from the atmosphere space through the first flow path 51. [

제1 유로(51)와 후술할 제2 유로(52)는 단순히 노즐출구(11)의 후방 공간을 대기와 연결하여 주는 통로를 형성하는 구성으로서, 제1 유로(51)와 제2 유로(52)에는 후술할 온오프 밸브 이외에 추가적인 구동장치가 구비될 필요가 없다. 또한, 제1 유로(51)와 제2 유로(52)는 온오프 밸브의 폐쇄(close)시 노즐출구(11)의 후방 공간이 유로를 통해 대기에 노출되는 것이 차단될 수 있도록, 기밀성을 최대한 유지함이 바람직하다.The first flow path 51 and the second flow path 52 to be described later form a path for simply connecting the rear space of the nozzle outlet 11 to the atmosphere. The first flow path 51 and the second flow path 52 , There is no need to provide an additional driving device other than the on-off valve to be described later. The first flow path 51 and the second flow path 52 are formed so that the rear space of the nozzle outlet 11 is blocked from being exposed to the atmosphere through the flow path when the on- .

하부 코안다 플랩(22)은 하부 블록(42)과의 사이에 제2 유로(52)가 형성되도록 하부 블록(42)에 대하여 하측으로 간격을 두고 배치되는 구성이다. 여기서, 제2 유로(52)는 제트가 토출되는 노즐출구(11)와 연결되는 주된 유로의 하측에 형성되는 2차유로라 할 수 있다.And the lower Coanda flap 22 is disposed at a lower side with respect to the lower block 42 so as to form a second flow path 52 between the lower Coanda flap 22 and the lower block 42. Here, the second flow path 52 may be a secondary flow path formed below the main flow path connected to the nozzle outlet 11 through which the jet is discharged.

도 3a를 참조하면, 제2 유로(52)는 일단이 노즐출구(11)의 후방 공간과 통하도록 개구되는 후방 개구부(521) 및 타단이 노즐출구(11)의 후방 공간 이외의 대기 공간과 통하도록 개구되는 대기 노출부(522)를 포함할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이 제2 온오프 밸브(62)가 열려 있는 경우, 제2 유로(52)의 대기 노출부(522)와 후방 개구부(521)를 통해 노즐출구(11)의 후방 공간이 대기 공간과 연결될 수 있다. 반대로 도 3c에 도시된 바와 같이 제2 온오프 밸브(62)가 닫혀 있는 경우, 노즐출구(11)의 후방 공간은 제2 유로(52)를 통한 대기 공간과의 연결이 차단될 수 있다.3A, the second flow path 52 includes a rear opening 521, one end of which opens to communicate with the rear space of the nozzle outlet 11, and the other end of which is connected to an atmosphere space other than the rear space of the nozzle outlet 11. [ (Not shown). When the second on-off valve 62 is opened as shown in FIG. 3A, the rear space of the nozzle outlet 11 through the atmosphere exposed portion 522 and the rear opening portion 521 of the second flow path 52 It can be connected to the waiting space. Conversely, when the second on-off valve 62 is closed as shown in Fig. 3C, the rear space of the nozzle outlet 11 can be disconnected from the waiting space through the second flow path 52. [

또한 도 1 및 도 3a를 참조하면, 상부 코안다 플랩(21)의 코안다 면(21b)과 하부 코안다 플랩(22)의 코안다 면(22b)은, 노즐출구(11)의 후방으로 갈수록 서로 멀어지는 형태의 볼록한 곡면일 수 있다. 이러한 볼록한 곡면 형상에 의하여 노즐출구(11)를 통해 후방 토출되는 제트에 대하여 코안다 효과가 발휘되어 추력편향이 이루어질 수 있다.1 and 3A, the nose inner surface 21b of the upper nose flap 21 and the nose inner surface 22b of the lower nose inner flap 22 are arranged so as to be closer to the rear of the nozzle outlet 11 It may be convex curved surfaces that are separated from each other. With this convex curved shape, the coanda effect can be exerted on the jet ejected rearward through the nozzle outlet 11, and thrust deflection can be achieved.

상부 블록(41)과 하부 블록(42)은 상하 방향으로 서로 간격을 두고 배치되는 구성이다.The upper block 41 and the lower block 42 are arranged to be spaced apart from each other in the vertical direction.

도 3a를 참조하면, 상부 블록(41)은 하부 블록(42)과 S만큼의 간격을 두고 배치될 수 있다. 이러한 상부 블록(41)과 하부 블록(42) 사이 간격(S) 부분에 제트를 후방 토출하는 노즐출구(11)가 형성될 수 있다. 또한, 상부 블록(41)은 상부 코안다 플랩(21)에 대하여 하측으로 s1만큼의 간격을 두고 배치될 수 있으며, 이러한 간격(s1) 부분에 상술한 제1 유로(51)가 형성될 수 있다. 또한, 하부 블록(42)은 하부 코안다 플랩(22)에 대하여 상측으로 s2만큼의 간격을 두고 배치될 수 있으며, 이러한 간격(s2) 부분에 상술한 제2 유로(52)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3A, the upper block 41 may be spaced apart from the lower block 42 by a distance S. A nozzle outlet 11 for ejecting the jet backward may be formed at a distance S between the upper block 41 and the lower block 42. [ The upper block 41 may be disposed at an interval of s1 downward with respect to the upper core flap 21. The first flow path 51 may be formed at the interval s1 . The lower block 42 may be spaced upward by s2 with respect to the lower Coanda flap 22 and the second flow path 52 may be formed at the interval s2 .

또한, 상부 블록(41)의 후단(41a)은 상하방향에 대하여 미리 설정된 두께(t1)를 가질 수 있다. 또한, 하부 블록(42)의 후단(42a)은 상하방향에 대하여 미리 설정된 두께(t2)를 가질 수 있다. 이때, 미리 설정된 두께(t1, t2)는, 후향계단 효과(backstep effect)를 발휘하도록 설정된 두께일 수 있으며, 제1 유로 및 제2 유로의 간격(s1, s2)을 함께 고려하여 설정될 수 있다.The rear end 41a of the upper block 41 may have a predetermined thickness t1 with respect to the vertical direction. The rear end 42a of the lower block 42 may have a predetermined thickness t2 with respect to the vertical direction. At this time, the predetermined thicknesses t1 and t2 may be set to exert a backstep effect, and may be set taking into consideration the intervals s1 and s2 of the first flow path and the second flow path together .

이에 따르면, 상부 블록(41)의 후단(41a)은 제1 온오프 밸브(61) 차단시 제1 유로(51) 내부에 형성되는 부압과 연계되어 상측으로의 추력편향이 보다 즉각적으로 보다 높은 편향각을 가지고 이루어질 수 있도록 하는 후향계단 형상을 가질 수 있다. 마찬가지로, 하부 블록(42)의 후단(42a)은 제2 온오프 밸브(62) 차단시 제2 유로(52) 내부에 형성되는 부압과 연계되어 하측으로의 추력편향이 보다 즉각적으로 보다 높은 편향각을 가지고 이루어질 수 있도록 하는 후향계단 형상을 가질 수 있다. 구체적으로 도 1 및 도 3a를 참조하면, 상부 블록(41)의 후단(41a)은 후방을 향한 법선을 갖는 평면으로 구비될 수 있다. 또한, 상부 블록(41)의 후단(41a)은 상부 블록(41)의 하면과의 사이에 모서리가 형성되도록 꺾임 형성될 수 있다. 아울러, 하부 블록(42)의 후단(42a)은 후방을 향한 법선을 갖는 평면으로 구비될 수 있다. 또한, 하부 블록(42)의 후단(42a)은 하부 블록(42)의 상면과의 사이에 모서리가 형성되도록 꺾임 형성될 수 있다.The rear end 41a of the upper block 41 is linked to the negative pressure formed inside the first flow path 51 when the first on-off valve 61 is shut off so that the upward thrust deflection becomes more immediate And can have a backward stepped shape that allows it to be made with angles. Similarly, the rear end 42a of the lower block 42 is connected to the negative pressure formed inside the second flow path 52 when the second on-off valve 62 is shut off, so that the downward thrust deflection becomes more immediate So that it can be made with a rear stepped shape. Specifically, referring to FIGS. 1 and 3A, the rear end 41a of the upper block 41 may be provided as a plane having a normal line to the rear. The rear end 41a of the upper block 41 may be bent so as to form an edge between the lower block 41 and the lower block 41. In addition, the rear end 42a of the lower block 42 may be provided in a plane having a normal to the rear. The rear end 42a of the lower block 42 may be bent so as to form an edge between the upper end of the lower block 42 and the upper end of the lower block 42. [

제1 온오프 밸브(61)는 제1 유로(51)를 개폐하는 구성이고, 제2 온오프 밸브(62)는 제2 유로(52)를 개폐하는 구성이다. 도 3a를 참조하면, 제1 온오프 밸브(61)는 제1 유로(51)의 전방에 배치되고, 제2 온오프 밸브(62)는 제2 유로(52)의 전방에 배치될 수 있다. 즉, 제1 온오프 밸브(61) 또는 제2 온오프 밸브(62)는 유로(2차유로) 내에서 밸브와 후방 개구부 사이에 소정의 공간이 마련될 수 있도록 유로의 전방에 배치될 수 있다. 제트의 후방 토출시 제1 온오프 밸브(61) 또는 제2 온오프 밸브(62)가 폐쇄되면, 해당되는 소정의 공간에 부압이 형성되면서 추력편향이 즉각적으로 발생될 수 있다.The first on-off valve 61 opens and closes the first flow path 51 and the second on-off valve 62 opens and closes the second flow path 52. Referring to FIG. 3A, the first on-off valve 61 may be disposed in front of the first flow path 51, and the second on-off valve 62 may be disposed in front of the second flow path 52. That is, the first on-off valve 61 or the second on-off valve 62 can be disposed in front of the flow path so that a predetermined space is provided between the valve and the rear opening in the flow path (second flow path) . When the first on-off valve 61 or the second on-off valve 62 of the jet is closed, a negative pressure is formed in the predetermined space and the thrust deflection can be instantly generated.

이처럼, 제1 온오프 밸브(61) 및 제2 온오프 밸브(62)는 유로를 개방하거나 폐쇄하는 온오프 방식의 단순 구성이다. 또한, 제1 유로(51) 및 제2 유로(52)는 노즐출구(11)의 후방 공간이 유로를 통해 외부의 대기에 노출될 수 있도록, 노즐출구(11)의 후방 공간과 외부의 대기 공간을 연결하여 주는 단순 통로라 할 수 있다. 즉, 본원은 기계적인 구동장치나 추가적인 보조동력을 구비하지 않더라도, 상기와 같은 간명한 구성들의 조합만으로 높은 추력편향 성능을 발휘할 수 있는 추력편향 제어 장치를 제공하고자 하는 것이다.As described above, the first on-off valve 61 and the second on-off valve 62 are a simple on-off configuration in which the flow path is opened or closed. The first flow path 51 and the second flow path 52 are formed so that the rear space of the nozzle outlet 11 is exposed to the outside atmosphere through the flow path, It is a simple channel to connect. That is, the present invention intends to provide a thrust bias control device capable of exhibiting a high thrust deflection performance only by a combination of the above-described simple configurations, even if it does not have a mechanical driving device or an additional auxiliary power.

구체적으로 도 3b를 참조하면, 제트가 노즐출구(11)를 통해 후방 토출될 때, 제1 온오프 밸브(61)에 의해 제1 유로(51)가 폐쇄(closed)되어 노즐출구(11)의 후방 공간에 대한 대기 노출이 차단되면, 제1 유로(51)의 후방 개구부(511)와 제1 온오프 밸브(61) 사이에 부압이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 유로(51)가 제1 온오프 밸브(61)의 폐쇄에 의해 대기(atmosphere)와 차단되어 진공(vacuum) 압력 상태와 같은 부압 상태가 되면, 상기 부압 상태가 후향계단 효과에 대한 촉매로 작용하여 노즐출구(11)의 상측에서 발생하는 후향계단 효과(backstep effect)가 더욱 즉각적으로 강하게 발휘된다. 이와 동시에 제1 유로(51)의 상측에 고정적으로 배치된 제1 상부 코안다 플랩(21)의 코안다 면(21b)에 대한 코안다 효과가 연계되면서, 노즐출구(11) 후방으로 토출된 제트는 상부 코안다 플랩(21) 쪽으로 붙는 강한 추력편향이 나타나게 된다.3B, when the jet is rearwardly discharged through the nozzle outlet 11, the first flow path 51 is closed by the first on-off valve 61, A negative pressure may be formed between the rear opening 511 of the first flow path 51 and the first on-off valve 61 when the air exposure to the rear space is blocked. Specifically, when the first flow path 51 is shut off from the atmosphere by the closing of the first on-off valve 61 and becomes a negative pressure state such as a vacuum pressure state, So that the backstep effect generated on the upper side of the nozzle outlet 11 acts more immediately and strongly. At the same time, while the Coanda effect on the nose inner surface 21b of the first upper Coanda flap 21 fixedly disposed above the first flow path 51 is linked, A strong thrust bias is applied to the upper core flap 21 side.

도 3b를 참조하면, 노즐출구(11)의 상단과 상부 코안다 플랩(21) 사이의 거리(s1+t1)는, 상부 블록(41)의 후단(41a)과 제1 유로(51)의 후방 개구부(511)가 노즐출구(11)로부터 후방 토출된 제트를 상측으로 편향시키는 후향계단 효과((backstep effect)를 발휘하도록 설정될 수 있다. 여기서, 후향계단 효과는, 노즐출구(11)를 통해 후방 토출되는 제트 중 적어도 일부를 상부 블록(41)의 후방과 제1 유로(51)의 후방에 단차지게 형성되어 있는 공간으로 편향시키는 효과라 할 수 있다.3B, the distance s1 + t1 between the upper end of the nozzle outlet 11 and the upper Coanda flap 21 is smaller than the distance between the rear end 41a of the upper block 41 and the rear end 41a of the first flow path 51 The opening 511 may be set to exert a backstep effect that deflects the jet rearwardly discharged from the nozzle outlet 11. Herein, the backward stair effect is effected through the nozzle outlet 11 At least a part of the jet discharged rearward may be deflected into a space formed in a stepped manner at the rear of the upper block 41 and the rear of the first flow path 51. [

이러한 도 3b의 상태에서 제1 온오프 밸브(61)가 다시 개방(open)되어, 도 3a에 도시된 바와 같이 제1 유로(51)를 통해 노즐출구(11)의 후방 공간이 대기에 노출되면, 제1 유로(51) 내부에 형성되었던 부압 상태(진공 압력 상태)가 해제되면서, 앞서 제1 온오프 밸브(61) 폐쇄시 발생되었던 추력편향 효과가 즉각 사라지게 된다. 이처럼, 제1 유로(51)에 간단한 온오프 방식의 밸브를 장착하면 제1 유로(51)를 통한 노즐출구(11) 후방 공간의 대기 노출 및 차단을 손쉽게 제어할 수 있고, 이를 통하여 초음속 제트와 같이 제어가 어려운 고속 제트의 추력편향을 간단하면서도 즉각적으로 제어할 수 있다. 이때 코안다 플랩(21, 22)의 양쪽 측면에 설치된 측판(31, 32)은 제트의 추력편향 효과를 더욱 증대시킬 수 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.3B, the first on-off valve 61 is opened again and the rear space of the nozzle outlet 11 is exposed to the atmosphere through the first flow path 51 as shown in FIG. 3A , The negative pressure state (vacuum pressure state) formed inside the first flow path 51 is released, and the thrust deflection effect previously generated when the first on-off valve 61 is closed is lost immediately. If a simple on-off type valve is installed in the first flow path 51, it is possible to easily control exposure and interruption of the air in the rear space of the nozzle outlet 11 through the first flow path 51, It is possible to control the thrust deflection of the high-speed jet which is difficult to control simply and immediately. At this time, the side plates 31 and 32 provided on both side surfaces of the coanda flaps 21 and 22 can further increase the thrust deflection effect of the jet, which will be described later.

또한 도 3c를 참조하면, 제트가 노즐출구(11)를 통해 후방 토출될 때, 제2 온오프 밸브(62)에 의해 제2 유로(52)가 폐쇄(closed)되어 노즐출구(11)의 후방 공간에 대한 대기 노출이 차단되면, 제2 유로(52)의 후방 개구부(521)와 제2 온오프 밸브(62) 사이에 부압이 형성될 수 있다. 이에 따라 하부 코안다 플랩(22)의 코안다 면(22b)으로의 높은 추력편향이 즉각적으로 발생될 수 있다. 또한, 노즐출구(11)의 하단과 하부 코안다 플랩(22) 사이의 거리는, 하부 블록(42)의 후단(42a)과 제2 유로(52)의 후방 개구부(521)가 노즐출구(11)로부터 후방 토출된 제트를 하측으로 편향시키는 후향계단 효과를 발휘하도록 설정될 수 있다. 이는 상술한 상부 코안다 플랩(21)의 코안다 면(21b)으로의 추력편향 작용효과에 대한 설명을 통해 동일 내지 유사하게 이해될 수 있으므로, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.3C, when the jet is rearwardly discharged through the nozzle outlet 11, the second flow path 52 is closed by the second on-off valve 62 so that the rear of the nozzle outlet 11 A negative pressure may be formed between the rear opening 521 of the second flow path 52 and the second on-off valve 62 when the air exposure to the space is blocked. So that a high thrust bias to the nose inner surface 22b of the lower nose flap 22 can be generated immediately. The distance between the lower end of the nozzle outlet 11 and the lower Coanda flap 22 is set such that the rear end 42a of the lower block 42 and the rear opening 521 of the second flow path 52 are located at the nozzle outlet 11, So as to exert the backward step effect of deflecting the jet ejected rearward from the jetting nozzle toward the lower side. This can be understood to be the same or similar through the description of the effect of the thrust bias action on the nose inner surface 21b of the upper nose flap 21, and therefore, a detailed description thereof will be omitted.

이처럼 노즐출구(11)와 코안다 플랩 사이에 형성되는 유로(제트가 토출되는 노즐출구에 대응하는 유로의 상측과 하측에 형성되는 2차유로) 내에 위치한 온오프 방식의 밸브(예를 들면, 솔레노이드 밸브)의 간단한 제어만으로, 제트가 코안다 효과에 의하여 상측 또는 하측(피치 방향)으로 편향될 수 있다.Off valve (for example, a solenoid valve (for example, a solenoid valve) disposed in the flow path formed between the nozzle outlet 11 and the coanda flap (a secondary flow path formed on the upper side and the lower side of the flow path corresponding to the nozzle outlet through which the jet is discharged) Valve), the jet can be deflected upward or downward (pitch direction) by the Coanda effect.

즉 본원에 의하면, 제트의 토출이 이루어지는 노즐출구(11)의 후방 공간이 외부의 대기 공간에 대하여 선택적으로 노출되도록, 유로(51, 52)와 온오프 밸브(61, 62)를 구비함으로써, 코안다 플랩을 이동시켜 노즐출구(11)의 간격을 조절하는 별도의 기계적 구동장치를 구비하지 않더라도, 밸브의 단순 온오프 조작만으로 종래보다 훨씬 높은 추력편향각이 딜레이 없이 높은 응답속도로 확보되도록 하는 제어가 이루어질 수 있다.That is, according to the present invention, by providing the flow paths 51 and 52 and the on-off valves 61 and 62 so that the rear space of the nozzle outlet 11 where the jet is discharged is selectively exposed to the outside atmosphere space, Even if a separate mechanical driving device for adjusting the distance between the nozzle outlets 11 is not provided by moving the inside flap, a control that ensures a much higher response angle of the thrust deflection angle than conventional ones by a simple ON / OFF operation of the valve Lt; / RTI >

상부 코안다 플랩(21) 및 하부 코안다 플랩(22) 각각은 노즐출구(11)에 대하여 고정적인 위치에 배치될 수 있다. 즉, 본 추력편향 제어 장치의 경우, 코안다 플랩을 이동시키거나 노즐출구의 크기를 조절하기 위한 별도의 기계적 구동장치나 추가적인 보조동력을 마련할 필요가 없다. 이에 따라, 본 추력편향 제어 장치는 종래에 비해 구성이 간명해지고 높은 경제성이 확보될 수 있다.Each of the upper Coanda flap 21 and the lower Coanda flap 22 may be disposed at a fixed position with respect to the nozzle outlet 11. That is, in the case of the present thrust bias control device, there is no need to provide a separate mechanical driving device or additional auxiliary power for moving the Coanda flap or adjusting the size of the nozzle outlet. As a result, the thrust deflection control device of the present invention has a simpler structure and a higher economical efficiency.

한편, 좌측 측판(31)와 우측 측판(32)은 상부 코안다 플랩(21)과 하부 코안다 플랩(22) 사이에 형성되는 노즐출구(11)의 후방 공간을 사이에 두고, 노즐출구(11) 양측에 상호 대향하게 설치되는 구성이다.On the other hand, the left side plate 31 and the right side plate 32 are connected to each other through a nozzle space between the upper and lower Coanda flaps 21 and 22, ) Are installed on opposite sides of each other.

좌측 측판(31)과 우측 측판(32)은, 노즐출구(11)를 통해 후방 토출된 제트가 좌우 방향으로 유동되는 간섭이 방지되도록 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 좌측 측판(31)은 제트의 좌측 방향으로의 변화 강도를 저감시키도록 노즐출구(11)의 후방 공간의 좌측을 폐쇄하고, 우측 측판(32)은 제트의 우측 방향으로의 변화 강도를 저감시키도록 노즐출구(11)의 후방 공간의 우측을 폐쇄할 수 있다. 즉, 좌측 측판(31)과 우측 측판(32)은 코안다 플랩(21, 22)의 표면(코안다 면)을 흐르는 제트유동의 후방 3차원 유동의 간섭효과를 줄이고, 이에 따라 추력편향의 최종적인 효과를 증대시키도록 마련되는 구성이다.The left side plate 31 and the right side plate 32 may be provided to prevent interference of the jet ejected rearward through the nozzle outlet 11 in the left and right direction. More specifically, the left side plate 31 closes the left side of the rear space of the nozzle outlet 11 so as to reduce the intensity of the change in the left direction of the jet, and the right side plate 32 closes the left side plate 31, The right side of the rear space of the nozzle outlet 11 can be closed. That is, the left side plate 31 and the right side plate 32 reduce the interference effect of the backward three-dimensional flow of the jet flow through the surface (nose surface) of the core flaps 21, 22, The effect is enhanced.

예시적으로 도 2를 참조하면, 좌측 측판(31)은 노즐출구(11)에서 상부 코안다 플랩(21)의 후단(21a) 및 하부 코안다 플랩(22)의 후단(22b)에 대응하는 부분까지 노즐출구(11)의 후방 공간의 좌측을 폐쇄할 수 있다. 또한, 우측 측판(32)은 노즐출구(11)에서 상부 코안다 플랩(21)의 후단(21a) 및 하부 코안다 플랩(22)의 후단(22a)에 대응하는 부분까지 노즐출구(11)의 후방 공간의 우측을 폐쇄할 수 있다.2, the left side plate 31 is provided at the nozzle outlet 11 with a portion 21a corresponding to the rear end 21a of the upper core flap 21 and a rear end 22b of the lower core flap 22. [ The left side of the rear space of the nozzle outlet 11 can be closed. The right side plate 32 extends from the nozzle outlet 11 to the rear end 21a of the upper core flap 21 and the rear end 22a of the lower core flap 22, The right side of the rear space can be closed.

좌측 측판(31)과 우측 측판(32)이 상부 코안다 플랩(21)과 하부 코안다 플랩(22)과 유기적으로 조합됨으로써 발휘되는 작용효과를 예시적으로 설명하면 다음과 같다.The following description will be made with respect to an example of an action and effect produced when the left side plate 31 and the right side plate 32 are organically combined with the upper and lower Coanda flaps 21 and 22.

일반적으로 노즐출구(11)를 통해 후방으로 토출되는 초음속의 제트는 하류(후방)로 흐르면서 주위 대기와 자연적으로 섞이며 간섭될 수 있다. 이때, 본원에 의하면, 측판(31, 32)(side plate)의 설치에 의하여 제트유동 내부의 충격파 구조를 변화시킬 수 있다. 구체적으로, 측판(31, 32)을 설치함으로써, 제트유동이 겪는 폭 방향(좌우 방향)의 3차원적 변화강도가 감소되고, 충격파의 반사구조에도 영향을 미쳐, 제트유동이 조기에 박리되지 않고 플랩(21, 22) 표면(코안다 면)에 부착되어 흐르게 하는 작용효과가 발휘된다. 그 결과, 본원에 의하면, 측판(31, 32)이 없는 장치와 대비하여 동일한 상태에서 추력편향각을 크게 증가시킬 수 있게 된다.Generally, the supersonic jet ejected rearward through the nozzle outlet 11 may naturally mix with and interfere with the ambient atmosphere as it flows downstream (rearward). At this time, according to the present invention, the shock wave structure inside the jet flow can be changed by installing the side plates 31 and 32 (side plate). Specifically, by providing the side plates 31 and 32, the three-dimensional intensity of change in the width direction (left-right direction) experienced by the jet flow is reduced and also influences the reflection structure of the shock wave so that the jet flow is not separated early The action and effect of attaching and flowing to the surface of the flaps 21, 22 (nasal surface) is exerted. As a result, according to the present invention, it is possible to largely increase the thrust deflection angle in the same state as compared with the apparatus without the side plates 31, 32.

이처럼 노즐출구(11) 후방의 특정 위치에 고정되어 있는 코안다 플랩의 양쪽 측면에 좌측 측판(31)과 우측 측판(32)이 구비됨으로써, 노즐출구와 코안다 플랩 사이에 형성되는 유로의 대기노출 여부의 조절에 따른 제트의 추력편향 제어가 보다 높은 신뢰성과 응답성을 가지고 이루어질 수 있다.Since the left side plate 31 and the right side plate 32 are provided on both sides of the Coanda flap fixed at a specific position behind the nozzle outlet 11 as described above, the air atmosphere of the flow path formed between the nozzle outlet and the coanda flap The control of the thrust deflection of the jet according to the control of whether or not it is possible can be made with higher reliability and responsiveness.

도 4는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 실험을 통한 검증을 위해 설계된 일 구현예를 나타낸 개략적인 단면도이다. 보다 구체적으로, 도4는 제트유동의 편향제어를 위하여 노즐출구에 설치된 코안다 플랩, 측판, 2차유로(제1 유로)에 설치된 솔레노이드 밸브(제1 온오프 밸브) 등의 구조를 나타낸 개략도이다. 참고로 도 4를 참조하면, 추력편향각(δP)은 tan-1(TZ/TX)에 의해 산정될 수 있다. 여기서, TX는 종방향 추력(axial thrust)을 의미하고, TZ는 상향 또는 하향 추력(side thrust)을 의미한다.FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating an embodiment designed for testing through experiments of a thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 4 is a schematic view showing a structure of a coanda flap, a side plate, a solenoid valve (first on-off valve) provided in a secondary flow path (first flow path), etc., installed at the nozzle outlet for controlling the deflection of the jet flow . Referring to FIG. 4, the thrust deflection angle? P can be estimated by tan -1 (T Z / T X ). Here, T X means axial thrust and T Z means side up or down thrust.

도 4의 실험조건에서, 노즐은 노즐출구의 단면적이 높이 10 mm × 폭 30 mm (종횡비 3.0) 인 사각 음속노즐이고, 폭 방향(좌우 방향)의 유동을 차단시키기 위한 측판은 플랩 끝단(후단)까지 연장된 길이 및 사각형 형태로 제작 설치되었다. 또한, 곡률반경 50 mm인 코안다 플랩이 노즐출구의 하측에 설치되어 있다. 본원의 일 실시예에 다른 추력편향 제어 장치의 경우 코안다 플랩이 고정적으로 배치되지만, 도 4에 도시된 추력편향 제어 장치의 경우, 유로간격(s)이 제트의 추력편향 특성에 미치는 영향을 관찰할 수 있도록 코안다 플랩의 이동을 통해 유로(2차유로)의 간격(s)의 조정이 가능하도록 설계되었다. 참고로, 유로간격(s)이라 함은, 제1 유로 또는 제2 유로의 후단에 형성된 후방 개구부의 상하방향 너비를 의미하는 것으로 이해될 수 있다(도 3a 기준 s1 또는 s2). 또한 도 4를 참조하면, 유로(2차유로) 공간(체적 6×10-5 m2)의 전방에 대기와 선택적으로 연결될 수 있는 온오프 밸브로서 솔레노이드 밸브가 장착되어, 솔레노이드 밸브의 온오프 작동을 통해 유로(2차유로)의 대기 연결상태가 제어되도록 설계되었다. 또한, 플랩의 동적 위치제어를 위하여 스텝모터(A3K-S545, Autonics사)와 LM 액츄에이터(SKR-20, 삼익THK사)가 사용되었으며, 플랩의 실시간 정밀 위치를 파악하기 위해 포텐셜미터(PY-2, Gefran사)가 사용되었다. 또한, 제트유동의 종추력(후방 추력)과 측추력(폭 방향 추력)에는 각각 빔형 로드셀(SBA, CAS사)과 S형 로드셀(BCA, CAS사)이 사용되었다. 측정된 종추력과 측추력은 최종 추력편향각 도출에 사용된다.4, the nozzles are rectangular sound velocity nozzles having a nozzle cross-sectional area of 10 mm in height × 30 mm in width (aspect ratio: 3.0), and the side plates for blocking the flow in the width direction (left- And a rectangular shape. Further, a Coanda flap having a radius of curvature of 50 mm is provided below the nozzle outlet. In the thrust deflection control device according to the embodiment of the present invention, the coanda flap is fixedly arranged. However, in the case of the thrust deflection control device shown in Fig. 4, the influence of the flow path spacing s on the thrust deflection characteristic of the jet is observed (S) of the flow path (secondary flow path) through the movement of the coanda flap. For reference, the channel spacing s can be understood to mean the vertical width of the rear opening formed at the rear end of the first channel or the second channel (reference s1 or s2 in FIG. 3A). 4, a solenoid valve is mounted as an on-off valve which can be selectively connected to the atmosphere in front of a flow path (secondary flow path) space (volume 6 10 -5 m 2 ) (Second flow path) is controlled through the second flow path. A stepper motor (A3K-S545, Autonics Co.) and an LM actuator (SKR-20, Samik THK Co., Ltd.) were used for the dynamic position control of the flap. , Gefran) was used. A beam type load cell (SBA, CAS yarn) and an S type load cell (BCA, CAS yarn) were used for the longitudinal thrust (rear thrust) and side thrust (lateral direction thrust) of the jet flow, respectively. The measured longitudinal thrust and side thrust are used to derive the final thrust deflection angle.

도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 일 구현예에 대한 밸브 온오프에 의한 제트의 추력편향 상태를 쉴러린 유동가시화(Schlieren Fow Visualization) 기법을 이용하여 촬영한 영상이다. 구체적으로, 제트출구 마하수 1.0, 제트압력 200 kPa, 코안다 플랩 곡률반경 50 mm, 유로간격(s) 0.8 mm의 조건에서, 도 5a는 온오프 밸브가 열려 유로 내부 공간이 대기에 노출(open)되어 있는 경우에 대한 촬영 영상이고, 도 5b는 온오프 밸브가 닫혀 유로 내부 공간이 대기와 차단(shut off)된 경우에 대한 촬영 영상이다.FIGS. 5A and 5B illustrate a thrust deflection state of a jet due to a valve on-off according to an embodiment of the thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 4 by a Schlieren Fow visualization technique And the like. 5A shows an example in which the on-off valve is opened and the inner space of the flow path is opened (open) to the atmosphere under conditions of a jet outlet Mach number of 1.0, a jet pressure of 200 kPa, a Coanda flap radius of curvature of 50 mm, FIG. 5B is an image taken when the on-off valve is closed and the inner space of the flow path is shut off.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 유로 내부 공간이 유로(2차유로)를 통해 대기에 노출되는 경우 제트유동의 편향이 발생하지 않는다. 반면에, 유로 내부 공간이 대기와 차단된 경우 70도가 넘는 매우 높은 추력편향각이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 실험에서 정량적으로 관찰된 70도가 넘는 추력편향각은 초음속 제트와 같은 고속유동에 있어서 매우 높은 편향 수치로서, 본 추력편향 제어 장치에 의하면 고속유동에 대하여도 높은 추력편향 제어가 이루어질 수 있음이 확인된다.5A and 5B, when the internal space of the flow path is exposed to the atmosphere through the flow path (secondary flow path), deflection of the jet flow does not occur. On the other hand, when the inner space of the flow path is shut off from the atmosphere, it can be seen that a very high thrust deflection angle of more than 70 degrees occurs. It is found that the thrust deflection angle of more than 70 degrees observed quantitatively in the experiment is a very high deflection value in the high-speed flow such as supersonic jet, and that the thrust deflection control apparatus can achieve a high thrust deflection control even in the high-speed flow .

도 6은 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 일 구현예의 밸브 제어에 따른 추력편향각 변화의 실제 관찰결과를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing actual observation results of a change in thrust deflection angle according to a valve control in an embodiment of the thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 제트출구 마하수 1.0, 제트압력 200kPa, 유로간격(s) 0.8 mm, 그리고 코안다 플랩의 곡률반경 50 mm 인 유동조건에서, 추가 보조동력을 요구하지 않는 간단한 온오프 밸브(솔레노이드 밸브)의 개폐 조작만으로 제트의 추력편향각(도 6에서는 δ로 표시)이 자유로이 제어되고, 얻어진 추력편향각이 70도 이상으로 크게 나타나고 있음을 확인할 수 있다. 또한, 도 6에서는, 밸브 제어 신호와 실제 제트유동의 추력편향 변화에는 약 30 ms 정도의 매우 짧은 응답지연(delay)이 나타나고 있음이 확인된다.Referring to FIG. 6, a simple on-off valve (solenoid (not shown)) that does not require additional auxiliary power is used in a flow condition with a jet outlet Mach number of 1.0, a jet pressure of 200 kPa, a flow path spacing of 0.8 mm and a curved radius of 50% It is possible to freely control the thrust deflection angle of the jet (indicated by delta in Fig. 6) only by the opening and closing operation of the valve, and it can be confirmed that the obtained thrust deflection angle is as large as 70 degrees or more. In FIG. 6, it is confirmed that a very short response delay of about 30 ms appears in the change of the thrust deviation of the valve control signal and the actual jet flow.

즉, 도 6의 실험결과에서도 확인되는 바와 같이, 본원에 의하면, 노즐출구 상측 및 하측에 형성된 유로(2차 유로)를 대기에 대하여 선택적으로 개방하는 온오프 밸브의 단순 조작만으로도, 매우 큰 추력편향각과 즉각적인 응답속도를 갖는 고성능의 추력편향 제어가 이루어질 수 있다.6, even if the simple operation of the on-off valve selectively opens the flow path (secondary flow path) formed above and below the nozzle outlet to the atmosphere, even if a very large thrust bias A high-performance thrust deflection control having an angle and an immediate response speed can be achieved.

한편, 도 7a는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 일 구현예에서, 노즐압력 200 kPa 및 유로간격 1.0 mm 실험조건에서 얻어진 밸브 제어에 따른 추력편향각 변화의 실제 관찰결과를 나타낸 그래프이고, 도 7b는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 일 구현예에서, 노즐압력 200 kPa 및 유로간격 0.9 mm 실험조건에서 얻어진 밸브 제어에 따른 추력편향각 변화의 실제 관찰결과를 나타낸 그래프이며, 도 7c는 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 일 구현예에서, 노즐압력 200 kPa 및 유로간격 0.8 mm 실험조건에서 얻어진 밸브 제어에 따른 추력편향각 변화의 실제 관찰결과를 나타낸 그래프이다.7A is a graph showing actual observation results of a change in thrust deflection angle according to a valve control obtained under experimental conditions of a nozzle pressure of 200 kPa and a flow path spacing of 1.0 mm in an embodiment of the thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention And FIG. 7B is a graph showing actual observation results of the change in thrust deflection angle according to the valve control obtained under the experimental conditions of the nozzle pressure of 200 kPa and the passage interval of 0.9 mm in the embodiment of the thrust deflection control apparatus according to the embodiment of the present application And FIG. 7C is a graph showing actual observation results of the change in thrust deflection angle according to the valve control obtained under experimental conditions of a nozzle pressure of 200 kPa and a flow path spacing of 0.8 mm in an embodiment of the thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention to be.

도 7a 내지 도 7c에서 확인할 수 있는 바와 같이, 제트의 추력편향 특성에는 노즐출구와 코안다 플랩 표면 사이에 형성되는 유로의 간격(s)이 중요한 관계변수로 작용할 수 있다. 도 6 및 도 7c는 유로간격(s)이 0.8 mm인 경우의 실험결과로서, 도 6에서 설명한 바와 같이 밸브 개폐에 따라 추력편향각이 반복적으로 잘 대응하여 나타나는 안정된(신뢰성 높은) 제어특성을 보이고 있다. 이에 반해, 도 7a 및 도 7b는 유로간격(s)이 1.0 mm 및 0.9 mm인 경우의 실험결과로서, 유로간격(s)이 0.8 mm보다 커지면 온오프 밸브 개폐에 의한 제트의 코안다 효과는 크게 반감되고 추력편향각 또한 크게 줄어드는 것이 확인되었다. 구체적으로 도 7a을 참조하면, 유로간격(s)이 1.0 mm인 경우 밸브 개폐에 따른 추력편향각의 대응이 매우 약하고, 도 7b를 참조하면, 유로간격(s)이 0.9 mm인 경우 밸브 개폐에 따라 처음에는 추력편향각이 크게 나타나다가, 다음 밸브 작동에서는 추력편향각이 대응하여 나타나지 못하는 불안정한 제어 특성을 보임이 확인되었다.As can be seen from Figs. 7A to 7C, the gap s of the flow path formed between the nozzle outlet and the surface of the nose flap can act as important parameters for the thrust deflection characteristic of the jet. 6 and 7C show experimental results when the flow path spacing s is 0.8 mm and show stable (highly reliable) control characteristics in which the thrust deflection angles repeatedly correspond to each other as the valves open and close as shown in Fig. 6 have. On the other hand, FIGS. 7A and 7B show experimental results when the flow path spacing s is 1.0 mm and 0.9 mm. When the flow path spacing s is larger than 0.8 mm, the coanda effect of the jet due to on- And the angle of deflection of the thrust was also greatly reduced. Specifically, referring to FIG. 7A, when the flow path spacing s is 1.0 mm, the correspondence of the thrust deflection angle due to valve opening and closing is very weak. Referring to FIG. 7B, when the flow path spacing s is 0.9 mm, First, it is confirmed that the thrust deflection angle is large at first, and then the unstable control characteristic in which the thrust deflection angle does not appear correspondingly in the next valve operation is confirmed.

아울러, 유로간격(s)이 0.8 mm보다 작은 경우에는, 온오프 밸브의 개폐에 상관없이 제트가 코안다 플랩 표면에 항상 부착되어 버려, 추력편향 제어 효과를 기대할 수 없음 또한 확인되었다.Further, when the flow path spacing s is smaller than 0.8 mm, the jet is always attached to the surface of the coanda flap irrespective of opening / closing of the on-off valve, and the effect of the thrust deviation control can not be expected.

이러한 유로간격(s)의 수치는 노즐출구 후방의 상측 및 하측의 특정 위치에 설치된 코안다 플랩의 곡률반경과도 다소 연관성이 있을 것으로 판단되며, 이에 따라 본 추력편향 제어 장치의 주요한 관계변수는 상기 유로간격(s)과 코안다 플랩의 곡률반경이 될 수 있다.It is considered that the numerical value of the flow path spacing s is somewhat related to the radius of curvature of the Coanda flap installed at a specific position on the upper side and the lower side of the nozzle exit rear side. (S) and the radius of curvature of the Coanda flap.

이러한 실험결과를 도 3a 내지 도 3c에 도시된 도면부호들을 기준으로 정리하면 다음과 같다.The experimental results are summarized below with reference to the reference numerals shown in Figs. 3A to 3C.

제트출구 마하수 1.0 및 제트압력 200 kPa의 제트 유동 조건에서, 제1 유로(51)의 후방 개구부(511)의 상하방향 간격(s1)은 0.8 mm이고, 상부 코안다 플랩(21)의 코안다 면(21b)의 곡률 반경(R1)은 50 mm이며, 상부 블록(41)의 후단(41a)의 상하방향 두께(t1)는 1 mm이고, 노즐출구(11)의 상하방향 간격(S)은 10 mm인 경우, 70도 이상의 높은 추력편향각과 30 ms 정도의 매우 짧은 응답딜레이가 확보될 수 있다. 이와 유사하게, 제2 유로(52)의 후방 개구부(521)의 상하방향 간격(s2)은 0.8 mm이고, 하부 코안다 플랩(22)의 코안다 면(22b)의 곡률 반경(R2)은 50 mm이며, 하부 블록(42)의 후단(42a)의 상하방향 두께(t2)는 1 mm이고, 노즐출구(11)의 상하방향 간격(S)은 10 mm인 경우, 70도 이상의 높은 추력편향각과 30 ms 정도의 매우 짧은 응답딜레이가 확보될 수 있다.The gap s1 in the vertical direction of the rear opening 511 of the first flow path 51 is 0.8 mm under the jet flow condition of the jet outlet Mach number 1.0 and the jet pressure of 200 kPa, The vertical distance t1 of the rear end 41a of the upper block 41 is 1 mm and the vertical distance S between the nozzle outlets 11 is 10 mm, mm, a high thrust deflection angle of 70 degrees or more and a very short response delay of about 30 ms can be secured. Similarly, the distance s2 in the vertical direction of the rear opening portion 521 of the second flow path 52 is 0.8 mm and the curvature radius R2 of the nose inner surface 22b of the lower Coanda flap 22 is 50 the thickness t2 of the rear end 42a of the lower block 42 is 1 mm and the vertical distance S between the nozzle outlets 11 is 10 mm, A very short response delay of about 30 ms can be secured.

도 8은 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치의 일 구현예에서, 코안다 플랩과 노즐출구 사이의 거리(s)에 따른 추력손실비의 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing a change in thrust loss ratio according to a distance s between a Coanda flap and a nozzle outlet in an embodiment of a thrust deflection control apparatus according to an embodiment of the present invention.

앞서 설명한 바와 같이 본 추력편향 제어 장치의 일 구현예에 따르면, 코안다 플랩 측면에 측판이 설치되어 제트유동이 이 측판내부 공간을 따라 흐르도록 설정될 수 있다. 다만, 고속 제트유동이 측판 내부표면을 따라 흐르면서 나타나는 마찰효과는 제트유동의 추력손실을 가져올 가능성이 있어 본 추력편향 제어 장치의 실제 운용에 있어 나타나는 추력손실을 정량적으로 관찰하여 보았으며, 그 결과가 도 8에 도시되어 있다.As described above, according to one embodiment of the present thrust bias control apparatus, a side plate is provided on the side of the Coanda flap so that the jet flow can be set to flow along the side plate inner space. However, the frictional effect caused by the high-speed jet flow along the inner surface of the shroud may cause the thrust loss of the jet flow, so that the thrust loss in the actual operation of the present thrust deflection control apparatus is quantitatively observed. Is shown in Fig.

도 8을 참조하면, 그래프의 종축에 제시된 총합추력비(Cf.g.sys)는 제트가 발생시키는 이론 추력(본 추력편향 제어 장치가 설치되지 않은 자유제트 경우)과 본 추력편향 제어 장치가 설치된 경우(측판이 없는 경우 및 측판이 있는 경우) 측정된 실제 추력의 비를 의미한다. 이러한 총합추력비는 그 값이 1에 가까울수록 추력 손실이 최소화된 것이라 볼 수 있다. 도 8에 나타난 바와 같이, 측판이 설치된 경우에도 제트유동의 높은 편향이 나타나는 다양한 운용조건(제트압력 200kPa와 300kPa, 사이거리 변화)에서 총합추력비가 모두 1.0에 가까운 상태를 유지하고 있어, 본 추력편향 제어 장치에서 측판 설치로 인해 발생될 수 있는 제트유동의 추력손실은 매우 적다고 할 수 있다.Referring to FIG. 8, the total thrust ratio C fgsys shown on the ordinate of the graph represents the sum of the theoretical thrust generated by the jet (free jet case in which the thrust deflection control device is not installed) and the thrust deflection control device And the side plate is present) means the ratio of the measured actual thrust. The total thrust ratio can be regarded as the fact that the thrust loss is minimized as the value is closer to 1. As shown in Fig. 8, the total thrust ratio remains close to 1.0 at various operating conditions (jetting pressure of 200 kPa and 300 kPa, change in distance between the jets), in which high deflection of the jet flow occurs even when the side plate is installed. It can be said that the thrust loss of the jet flow which can be caused by the installation of the shroud in the control device is very small.

이상에서 설명한 본 추력편향 제어 장치는 비행체에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 추력편향 제어 장치는 고기동성을 요하는 최신예 군용 초음속 비행체에서부터 소형 전략 무인기까지 광범위한 적용성(운용범위)을 확보할 수 있어, 항공우주산업 전반에 미치는 영향과 효과가 매우 크고 광범위하다.The thrust bias control device described above can be applied to a vehicle. For example, this thrust deflection control system can secure a wide range of applications (operating range) from the latest military supersonic aircraft requiring high acceleration to small strategic unmanned aerial vehicles, Do.

특히 본 추력편향 제어 장치는, 유로에 배치된 밸브의 단순 온오프(개폐)만으로도 70도 이상의 높은 편향효과를 발휘할 수 있으므로, 비행체의 초기동성 및 단거리 이착륙(STOL)같은 기술을 실현하기에 적합한 기술이라 할 수 있다. 아울러, 본 추력편향 제어 장치는 추가 보조동력 없이 간단한 온오프 밸브의 조작만으로 작동되므로, 큰 부피와 중량을 필요하지 않는다. 또한 본 추력편향 제어 장치는 플랩 구조물의 삭마효과 또한 적어 장시간 부속품 교환 없이 사용이 가능하다.Particularly, the present thrust bias control apparatus can exhibit a high deflection effect of 70 degrees or more by merely turning on / off (opening / closing) valves disposed in the flow path. Therefore, it is possible to provide a technology suitable for realizing technologies such as initial homogeneity and short- . In addition, the thrust deflection control device is operated only by operation of a simple on-off valve without additional auxiliary power, so that a large volume and weight are not required. In addition, this thrust deflection control device can be used without changing the accessories for a long time because the ablation effect of the flap structure is also small.

본 추력편향 제어 장치에 의하면, 제트가 상하방향(피치)으로 필요에 따라 편향될 수 있다. 또한, 본 추력편향 제어 장치는 그 설치방향의 설정에 따라 대상체(이를테면 비행체)의 피치(pitch) 뿐만 아니라 요(yaw)의 제어에도 사용이 가능하다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 본 추력편향 제어 장치를 전후 방향(9시 및 3시 방향)을 회전축으로 하여 90도만큼 회전시키면, 온오프 밸브의 개폐에 따라 요(yaw)의 제어가 이루어질 수 있다.With this thrust bias control device, the jet can be deflected in the vertical direction (pitch) as needed. In addition, the thrust deflection control device can be used not only to control the pitch of a target object (such as a flying object) but also to control yawing according to the setting of its installation direction. For example, when the present thrust bias control apparatus shown in Fig. 3A is rotated by 90 degrees with the front and rear direction (9 o'clock and 3 o'clock direction) as the rotation axis, yaw control is performed according to opening and closing of the on- .

또한, 본원은 전술한 본원의 일 실시예에 따른 추력편향 제어 장치를 포함하는 비행체를 제공할 수 있다. 여기서, 비행체라 함은 비행시 추력을 필요로 하는 대상체를 의미할 수 있으며, 이는 당 분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, the present invention can provide a flight including the thrust bias control apparatus according to the embodiment of the present invention. Here, the term " flying body " may refer to an object requiring a thrust force during flight, which will be obvious to those skilled in the art and will not be described in further detail.

이상 살펴본 바와 같이, 본원은 노즐출구 후방의 상측 및 하측의 고정된 위치에 설치된 코안다 플랩과 노즐출구 사이에 형성되는 유로와 대기와의 연결을 제어하는 온오프 밸브의 단순 조작만으로 제트의 추력편향각이 70도 이상 즉각적으로 나타날 수 있도록 하는 추력편향 제어 장치에 관한 것이다.As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the thrust bias of the jet only by the simple operation of the on-off valve that controls the connection between the air flow path formed between the coanda flap and the nozzle outlet located at the upper and lower fixed positions, So that the angle can be instantaneously displayed at an angle of 70 degrees or more.

종래의 기계적 추력편향 제어 방식은 추력의 편향발생을 위하여 추력노즐의 출구 근방에 복잡한 기계적 장치를 설치하여 운용하고 있다. 이러한 종래의 방식에 따른 부속장치는 엔진중량의 증가, 높은 추력손실 및 부속장치 삭마 등 많은 단점을 가지고 있다. 이에 반해, 본 추력편향 제어 장치는 온오프 밸브의 개폐만으로도 고성능의 추력편향 제어가 가능하므로, 2차 제트 분출이나 코안다 플랩 구동에 따른 추가 보조동력이 전혀 필요없고, 제트의 추력손실도 매우 작은 친환경/고효율의 혁신적인 추력편향 제어 장치라 할 수 있다.In the conventional mechanical thrust deflection control system, a complicated mechanical device is installed in the vicinity of the outlet of the thrust nozzle for the generation of thrust deflection. These conventional attachments have many disadvantages including increased engine weight, high thrust loss, and abrasion of the accessory. On the other hand, the present thrust deflection control apparatus can perform high-performance thrust deflection control only by opening and closing an on-off valve, so that no additional auxiliary power is required for the second jet ejection or the coanda flap drive, It is an environment-friendly / high-efficiency innovative thrust deflection control system.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원 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.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

11: 노즐출구
21: 상부 코안다 플랩
21a: 상부 코안다 플랩의 후단 21b: 상부 코안다 플랩의 코안다 면
22: 하부 코안다 플랩
22a: 하부 코안다 플랩의 후단 22b: 하부 코안다 플랩의 코안다 면
31: 좌측 측판 32: 우측 측판
41: 상부 블록 41a: 상부 블록의 후단
42: 하부 블록 42a: 하부 블록의 후단
51: 제1 유로
511: 제1 유로의 후방 개구부 512: 제1 유로의 대기 노출부
52: 제2 유로
521: 제2 유로의 후방 개구부 522: 제2 유로의 대기 노출부
61: 제1 온오프 밸브 62: 제2 온오프 밸브11: nozzle outlet
21: upper nose flap
21a: the rear end of the upper Coanda flap 21b: the coanda side of the upper Coanda flap
22: Lower Coanda flap
22a: the rear end of the lower Coanda flap 22b: the coanda face of the lower Coanda flap
31: left side plate 32: right side plate
41: upper block 41a: rear end of the upper block
42: lower block 42a: rear end of the lower block
51: First Euro
511: rear opening portion of the first flow path 512: air exposing portion of the first flow path
52:
521: rear opening portion of the second flow path 522: air exposing portion of the second flow path
61: first on-off valve 62: second on-off valve

Claims (13)

제트의 추력편향을 제어하는 장치에 있어서,
상하 방향으로 간격을 두고 배치되는 상부 블록과 하부 블록;
제트를 후방으로 토출하도록 상기 상부 블록의 후단과 상기 하부 블록의 후단 사이에 형성되는 노즐출구;
상기 상부 블록과의 사이에 제1 유로가 형성되도록 상기 상부 블록에 대하여 상측으로 간격을 두고 배치되는 상부 코안다 플랩;
상기 하부 블록과의 사이에 제2 유로가 형성되도록 상기 하부 블록에 대하여 하측으로 간격을 두고 배치되는 하부 코안다 플랩;
상기 제1 유로를 개폐하는 제1 온오프 밸브; 및
상기 제2 유로를 개폐하는 제2 온오프 밸브를 포함하는 추력편향 제어 장치.An apparatus for controlling thrust deflection of a jet,
An upper block and a lower block arranged at an interval in the vertical direction;
A nozzle outlet formed between a rear end of the upper block and a rear end of the lower block so as to discharge the jet backward;
An upper corundum flap disposed at an upper side spacing with respect to the upper block so as to form a first flow path between the upper block and the upper block;
A lower corundum flap disposed below the lower block such that a second flow path is formed between the lower block and the lower block;
A first on-off valve for opening / closing the first flow path; And
And a second on-off valve for opening and closing the second flow path. 제1항에 있어서,
상기 노즐출구를 통해 후방으로 토출되는 제트는 초음속 제트인 것인, 추력편향 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the jet ejected rearward through the nozzle outlet is a supersonic jet. 제1항에 있어서,
상기 제1 유로 및 상기 제2 유로 각각은, 일단이 상기 노즐출구의 후방 공간과 통하도록 개구되는 후방 개구부 및 타단이 상기 노즐출구의 후방 공간 이외의 대기 공간과 통하도록 개구되는 대기 노출부를 포함하는 것인, 추력편향 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein each of the first flow path and the second flow path includes a rear opening portion having one end opened to communicate with the rear space of the nozzle outlet and an air exposing portion having the other end opened to communicate with an atmospheric space other than the rear space of the nozzle outlet And a thrust deflection control device. 제3항에 있어서,
제트가 상기 노즐출구를 통해 후방 토출될 때,
상기 제1 온오프 밸브에 의해 상기 제1 유로가 폐쇄되어 상기 노즐출구의 후방 공간에 대한 대기 노출이 차단되면, 상기 제1 유로의 후방 개구부와 상기 제1 온오프 밸브 사이에 부압이 형성되며,
상기 제2 온오프 밸브에 의해 상기 제2 유로가 폐쇄되어 상기 노즐출구의 후방 공간에 대한 대기 노출이 차단되면, 상기 제2 유로의 후방 개구부와 상기 제2 온오프 밸브 사이에 부압이 형성되는 것인, 추력편향 제어 장치.The method of claim 3,
When the jet is ejected rearward through the nozzle outlet,
When the first flow path is closed by the first on-off valve and air exposure to the rear space of the nozzle exit is blocked, a negative pressure is formed between the rear opening of the first flow path and the first on-off valve,
And a negative pressure is formed between the rear opening of the second flow path and the second on-off valve when the second flow path is closed by the second on-off valve and air exposure to the rear space of the nozzle exit is cut off Thrust deflection control device. 제1항에 있어서,
상기 노즐출구의 상단과 상기 상부 코안다 플랩 사이의 거리는, 상기 상부 블록의 후단과 상기 제1 유로의 후방 개구부가 상기 노즐출구로부터 후방 토출된 제트를 상측으로 편향시키는 후향계단 효과((backstep effect)를 발휘하도록 설정되고,
상기 노즐출구의 하단과 상기 하부 코안다 플랩 사이의 거리는, 상기 하부 블록의 후단과 상기 제2 유로의 후방 개구부가 상기 노즐출구로부터 후방 토출된 제트를 하측으로 편향시키는 후향계단 효과를 발휘하도록 설정되는 것인, 추력편향 제어 장치.The method according to claim 1,
The distance between the upper end of the nozzle outlet and the upper Coanda flap may be determined by a backstep effect that deflects the jet rearwardly ejected from the nozzle outlet to the rear end of the upper block and the rear opening of the first passage, And,
The distance between the lower end of the nozzle outlet and the lower Coanda flap is set such that the rear end of the lower block and the rear opening of the second flow path exert a backward step effect that deflects the jet ejected rearward from the nozzle outlet downwards And a thrust deflection control device. 제5항에 있어서,
상기 상부 블록의 후단은, 후방을 향한 법선을 갖는 평면으로 구비되고, 상기 상부 블록의 하면과의 사이에 모서리가 형성되도록 꺾임 형성되며,
상기 하부 블록의 후단은, 후방을 향한 법선을 갖는 평면으로 구비되고, 상기 하부 블록의 상면과의 사이에 모서리가 형성되도록 꺾임 형성되는 것인, 추력편향 제어 장치.6. The method of claim 5,
The rear end of the upper block is formed in a plane having a normal to the rear and is bent so as to form an edge between the lower block and the lower surface of the upper block,
Wherein the rear end of the lower block is provided with a plane having a normal line to the rear side and is bent so as to form an edge between the lower block and the upper surface of the lower block. 제1항에 있어서,
상기 상부 코안다 플랩 및 상기 하부 코안다 플랩 각각은 상기 노즐출구에 대하여 고정적인 위치에 배치되는 것인, 추력편향 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the upper Coanda flap and the lower Coanda flap are each disposed at a fixed position relative to the nozzle outlet. 제1항에 있어서,
상기 상부 코안다 플랩의 코안다 면과 상기 하부 코안다 플랩의 코안다 면은, 상기 노즐출구의 후방으로 갈수록 서로 멀어지는 형태의 볼록한 곡면인 것인, 추력편향 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the nose surface of the upper nose flap and the nose surface of the lower nose flap are convex curved surfaces that are away from each other toward the rear of the nozzle exit. 제1항에 있어서,
제트출구 마하수 1.0 및 제트압력 200 kPa의 제트 유동 조건에서,
상기 제1 유로의 후방 개구부의 상하방향 간격은 0.8 mm이고,
상기 상부 코안다 플랩의 코안다 면의 곡률 반경은 50 mm이며,
상기 상부 블록 후단의 상하방향 두께는 1 mm이고,
상기 노즐출구의 상하방향 간격은 10 mm인 것인, 추력편향 제어 장치.The method according to claim 1,
At a jet flow Mach number of 1.0 and jet pressure of 200 kPa,
The distance in the vertical direction of the rear opening of the first flow path is 0.8 mm,
The radius of curvature of the inner surface of the upper Coanda flap is 50 mm,
The thickness of the rear end of the upper block in the vertical direction is 1 mm,
And the vertical distance between the nozzle outlets is 10 mm. 제1항에 있어서,
상기 상부 코안다 플랩과 상기 하부 코안다 플랩 사이에 형성되는 노즐출구의 후방 공간을 사이에 두고, 상기 노즐출구 양측에 상호 대향하게 설치되는 좌측 측판과 우측 측판을 더 포함하는 추력편향 제어 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a left side plate and a right side plate disposed opposite to each other at both sides of the nozzle outlet, with a rear space of a nozzle outlet formed between the upper Coanda flap and the lower Coanda flap being interposed therebetween. 제10항에 있어서,
상기 좌측 측판과 상기 우측 측판은, 상기 노즐출구를 통해 후방 토출된 제트가 좌우 방향으로 유동되는 간섭이 방지되도록 구비되는 것인, 추력편향 제어 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the left side plate and the right side plate are provided so as to prevent interference that the jet ejected rearward through the nozzle outlet flows in the left and right direction. 제10항에 있어서,
상기 좌측 측판은, 상기 노즐출구에서 상기 상부 코안다 플랩의 후단 및 상기 하부 코안다 플랩의 후단에 대응하는 부분까지 상기 노즐출구의 후방 공간의 좌측을 폐쇄하고,
상기 우측 측판은, 상기 노즐출구에서 상기 상부 코안다 플랩의 후단 및 상기 하부 코안다 플랩의 후단에 대응하는 부분까지 상기 노즐출구의 후방 공간의 우측을 폐쇄하는 것인, 추력편향 제어 장치.11. The method of claim 10,
The left side plate closes the left side of the rear space of the nozzle outlet from the nozzle outlet to the rear end of the upper Coanda flap and the rear corner of the lower Coanda flap,
Wherein the right side plate closes the right side of the rear space of the nozzle outlet from the nozzle outlet to a rear end of the upper Coanda flap and a portion corresponding to a rear end of the lower Coanda flap. 제1항에 따른 추력편향 제어 장치를 포함하는 비행체.The air vehicle including the thrust deflection control device according to claim 1.
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