KR20180064121A - Scramjet plasma engine and flight vehicle including the same - Google Patents
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Abstract
Description
아래의 설명은 스크램제트 플라즈마 엔진 및 이를 포함하는 비행체에 관한 것이다.The following description relates to a scramjet plasma engine and a flying object including the same.
초음속 연소 램젯(supersonic combustion ramjet) 또는 약어로서 스크램제트(scramjet)은 램젯의 한 변형된 형태이다. 스크램제트는 항공기용 동력기관으로서, 제트 엔진의 한 형태로 분류된다. 스크램제트는 공기 흡입구, 연소실 및 노즐로 구성된다. 이러한 구성들은 스크램제트 엔진의 각 부분에서 발생되는 공기역학적 현상에 따라 구분된 것이다. 실제로 스크램제트 엔진은 하나의 긴 관과 같은 단순한 형상으로서, 길이 방향에 따라 그 단면적만이 달라진다.A supersonic combustion ramjet or acronym, scramjet, is a variant of ramjet. Scramjet is a power engine for aircraft, and is classified as a form of jet engine. Scramjet consists of air inlet, combustion chamber and nozzle. These configurations are distinguished by the aerodynamic phenomena occurring in each part of the scramjet engine. In fact, a scramjet engine is a simple shape like a long tube, only its cross-sectional area varies along its length.
스크램제트는 공기를 압축하는데 압축기와 같은 회전하는 구성품을 사용하지 않으며, 충격파를 사용한다. 스크램제트는 산화제를 따로 저장하지 않고, 대기를 흡입하여 그 속에 존재하는 산소를 산화제로 사용한다.Scramjet does not use rotating components such as compressors to compress the air and uses shock waves. Scramjet does not store the oxidizer separately, but sucks in the atmosphere and uses oxygen present in it as oxidizer.
공기 흡입구 내에서 경사충격파 및 수직충격파를 형성하는 램젯과 달리 스크램제트 엔진은, 공기 흡입구 내에서 경사충격파 만을 형성하게 되고, 결과적으로 흡입구를 지나면서 감속이 되기는 하나 초음속으로 유지된 채 연소실에 유입된다.Unlike ramjets which form oblique shock waves and vertical shock waves in the air inlet, the scramjet engine only forms oblique shock waves in the air intake port, and as a result, it decelerates as it passes through the intake port, but enters the combustion chamber while being maintained at supersonic speed .
공기가 흡입구에서 충격파를 형성할 때에는 압력 손실이 동반된다. 흡입구에 의한 공기 감속의 폭이 크면 클수록 압력 손실이 커진다. 압력 손실은 엔진의 추력 감소로 이어진다. 스크램제트 엔진은 흡입되는 공기를 엔진 내부에서 음속 이하로 감속시키지 않아도 되기 때문에, 램젯 엔진에 비하여 더 빠른 비행 속도에서도 흡입구에서의 압력 손실을 줄일 수 있다. 결과적으로 스크램제트 엔진을 장착한 비행체는 이론적으로 최대 마하수 15 혹은 그 이상의 속도를 낼 수 있다.Pressure loss is accompanied when air forms a shock wave at the intake port. The greater the width of air deceleration by the inlet, the greater the pressure loss. Pressure loss leads to reduced thrust in the engine. Because the scramjet engine does not have to reduce the intake air to below the sonic speed inside the engine, it can reduce the pressure loss at the inlet even at faster flight speeds than the ramjet engine. As a result, a scramjet engine can achieve a theoretical maximum speed of Mach 15 or more.
스크램제트는 매우 빠른 비행 속도를 목표로 하기 때문에 엔진의 표면은 공력가열에 의해 그 온도가 크게 높아지게 된다. 또한, 엔진의 내부에서도 흡입구 내에서 공기가 충격파를 형성하여 온도가 크게 상승하게 되며, 여기에 연료를 더해 연소를 시키므로 연소실 내부 및 노즐에서의 온도는 더욱 상승하게 된다.Because the scramjet is aiming for a very fast flight speed, the surface of the engine is greatly heated by aerodynamic heating. In addition, the inside of the engine also generates shock waves due to the air in the intake port, so that the temperature rises greatly, and the fuel is added to the combustion chamber so that the temperature inside the combustion chamber and the nozzle further rises.
스크램제트는 흡입구에서의 충격파가 형성되어 공기가 압축되어야만 추력이 발생된다. 따라서 비행체의 비행 속도가 충분히 나기 전까지는 엔진이 추력을 방생하지 못한다. 따라서, 스크램제트가 정지 상태로부터 시작하여 충분한 추력을 발생시킬 수 있을 때까지는 다른 형태의 엔진이 비행체를 가속하여야만 한다.The scramjet generates thrust only when the air is compressed by the shock wave generated at the intake port. Therefore, the engine does not generate thrust until the flight speed of the airplane is sufficient. Therefore, until the scramjet starts to generate sufficient thrust starting from the stationary state, another type of engine must accelerate the flight.
플라즈마는 화학적으로 반응성이 큰 매개체이다. 플라즈마는 여기(activate) 어지는 방법과 작동 에너지에 따라 낮은 또는 높은 온도의 환경을 만들어 낼 수 있으며, 각각 저온 플라즈마 또는 열 플라즈마로 구분된다. 열 플라즈마, 특히 아크(arc) 플라즈마는 주로 항공분야에서 광범위하게 산업화되었다.Plasma is a chemically reactive medium. Plasma can produce low or high temperature environments depending on how it is activated and its energies, which can be divided into low-temperature plasma or thermal plasma, respectively. Thermal plasmas, especially arc plasma, have been extensively industrialized in the aerospace industry.
일 실시 예의 목적은 플라즈마를 이용하여 충격파 점화를 위한 요구 속도를 낮추기 위한 스크램제트 플라즈마 엔진을 제공하는 것이다.An object of one embodiment is to provide a scramjet plasma engine for lowering the required speed for shockwave ignition using plasma.
일 실시 예의 목적은 플라즈마 상태의 고온 기체를 자기장으로 중심축에 집중시켜 안정화 시키고, 연소실 내벽의 손상을 방지하기 위한 스크램제트 플라즈마 엔진을 제공하는 것이다.It is an object of one embodiment to provide a scramjet plasma engine for stabilizing and stabilizing a hot gas in a plasma state at a central axis in a magnetic field and preventing damage to the inner wall of the combustion chamber.
일 실시 예에 목적은 플라즈마를 이용하여 종래의 스크램제트 엔진보다 큰 추력을 얻기 위한 스크램제트 플라즈마 엔진을 제공하는 것이다.An object of one embodiment is to provide a scramjet plasma engine for obtaining a larger thrust than a conventional scramjet engine using plasma.
일 실시 예에 따르면 스크램제트 플라즈마 엔진은, 공기의 유입 방향을 따라서 유로의 단면적이 점진적으로 감소하여 흡입되는 공기를 압축하는 공기 흡입구, 상기 공기 흡입구의 하류 방향에 위치하고 연료가 분사되는 연료 분사 공간, 상기 연료 분사 공간의 하류 방향에 위치하고 상기 연료가 압축된 고온의 상기 공기와의 혼합으로 인해 연소되는 연소 공간 및 상기 연소 공간의 하류 방향에 위치하고 연소된 연소가스가 배기되는 배기 노즐을 포함하는 엔진 바디; 및 상기 연료를 저장하기 위한 연료 저장소 및 상기 연료를 상기 연료 분사 공간을 향해 분사하기 위한 노즐을 포함하는 연료 분사기;를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the scramjet plasma engine includes an air intake port for compressing the air sucked in due to a gradual decrease in cross-sectional area of the airflow along the air inflow direction, a fuel injection space located in the downstream direction of the air intake port, An exhaust nozzle located downstream of the fuel injection space and combusted due to mixing of the fuel with compressed air at a high temperature and an exhaust nozzle positioned downstream of the combustion space and exhausting the combustion gas burned; ; And a fuel injector including a fuel reservoir for storing the fuel and a nozzle for injecting the fuel toward the fuel injection space.
상기 스크램제트 플라즈마 엔진은, 상기 연료 분사 공간에 배치되는 전극 봉; 및 상기 전극 봉 및 상기 엔진 바디에 서로 다른 전압을 인가하여 상기 전극 봉 및 상기 엔진 바디 사이에서 상기 연료를 플라즈마화시키고, 아크를 생성하는 직류 전원;을 더 포함할 수 있다.The scramjet plasma engine includes an electrode rod disposed in the fuel injection space; And a direct current power source for generating an arc by applying different voltages to the electrode rod and the engine body to plasmaize the fuel between the electrode rod and the engine body.
상기 스크램제트 플라즈마 엔진은, 상기 연소 공간의 둘레 방향을 따라서 상기 엔진 바디에 내장되는 전자기 코일을 더 포함할 수 있다.The scramjet plasma engine may further include an electromagnetic coil embedded in the engine body along a circumferential direction of the combustion space.
상기 연료는 액화 수소일 수 있다.The fuel may be liquefied hydrogen.
상기 스크램제트 플라즈마 엔진은, 상기 스크램제트 플라즈마 엔진이 장착된 비행체의 속력을 전달받아 상기 속력에 기초하여, 상기 연료 분사기, 직류 전원 및 전자기 코일을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The scramjet plasma engine may further include a controller for receiving the speed of the flying object equipped with the scramjet plasma engine and controlling the fuel injector, the DC power source, and the electromagnetic coil based on the speed.
상기 제어부는, 상기 속력이 마하수 3 이상이면, 상기 연료 분사기를 제어하여 상기 연료가 상기 연료 분사 공간부로 분사되도록 하고, 상기 직류 전원을 제어하여 상기 전극 봉 및 상기 엔진 바디에 서로 다른 전압을 인가하고, 상기 전자기 코일을 제어하여 상기 연소가스를 상기 엔진 바디의 축 중심으로 집중시킬 수 있다.Wherein the control unit controls the fuel injector to inject the fuel into the fuel injection space unit when the speed is Mach number 3 or more and controls the DC power source to apply different voltages to the electrode rod and the engine body , The electromagnetic coil may be controlled to concentrate the combustion gas around the axis of the engine body.
일 실시 예에 따르면 비행체는, 상기 스크램제트 플라즈마 엔진, 고체 연료를 이용하여 추진력을 형성하는 고체 연료 엔진 및 제어부를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the air vehicle may include the scramjet plasma engine, a solid fuel engine that generates propulsion using solid fuel, and a control unit.
상기 제어부는, 상기 속력이 마하수 3 미만이면, 상기 고체 연료 엔진을 작동시키고, 상기 스크램제트 플라즈마 엔진은 작동시키지 않을 수 있다.The control unit may operate the solid fuel engine if the speed is less than Mach number 3, and may not operate the scramjet plasma engine.
상기 제어부는, 상기 속력이 마하수 3 이상이면, 상기 스크램제트 플라즈마 엔진을 작동시키고, 상기 고체 연료 엔진을 상기 비행체로부터 분리시킬 수 있다.The control unit may operate the scramjet plasma engine and separate the solid fuel engine from the air vehicle if the speed is Mach 3 or more.
일 실시 예에 의하면, 스크램제트 플라즈마 엔진은 플라즈마를 이용하여 공기의 압축으로 점화 조건이 확보되는 속도 요구치 낮출 수 있다.According to one embodiment, the scramjet plasma engine can reduce the speed requirement for ensuring the ignition condition by compressing the air using the plasma.
일 실시 예에 의하면, 스크램제트 플라즈마 엔진은 전자기 코일을 이용하여 자기장을 발생시키고, 플라즈마 제트를 엔진의 축 주위로 집중시켜 엔진의 열손상을 방지할 수 있다.According to one embodiment, the scramjet plasma engine generates an electromagnetic field using an electromagnetic coil, and concentrates the plasma jet around the axis of the engine to prevent thermal damage to the engine.
일 실시 예에 의하면, 스크램제트 플라즈마 엔진은 연료인 수소를 고온의 플라즈마 상태로 분출되어 팽창하기 때문에 종래의 스크램제트 엔진보다 큰 추력을 얻을 수 있다.According to one embodiment, since the scramjet plasma engine expands the hydrogen, which is the fuel, into a high-temperature plasma state and expands, a larger thrust than the conventional scramjet engine can be obtained.
도 1은 일 실시 예에 따른 스크램제트 플라즈마 엔진을 포함하는 비행체의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 스크램제트 플라즈마의 단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 스크램제트 플라즈마를 포함하는 비행체를 나타내는 블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 스크램제트 플라즈마 엔진 및 고체 연료 엔진을 포함하는 비행체의 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 스크램제트 플라즈마 엔진 및 고체 연료 엔진을 포함하는 비행체를 나타내는 블록도이다.1 is a perspective view of an aircraft including a scramjet plasma engine according to one embodiment.
2 is a cross-sectional view of a scramjet plasma according to one embodiment.
3 is a block diagram illustrating an aircraft including a scramjet plasma according to one embodiment.
4 is a perspective view of a vehicle including a scramjet plasma engine and a solid fuel engine according to one embodiment.
5 is a block diagram illustrating an aircraft including a scramjet plasma engine and a solid fuel engine in accordance with one embodiment.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the best of an understanding clear.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;
도 1은 일 실시 예에 따른 스크램제트 플라즈마 엔진을 포함하는 비행체의 사시도이다.1 is a perspective view of an aircraft including a scramjet plasma engine according to one embodiment.
도 1을 참조하면, 스크램제트 플라즈마 엔진(scramjet plasma engine, 10)은, 연료를 공급받아 비행체(100)의 추진력을 발생시킬 수 있다. 스크램제트 플라즈마 엔진(10)은, 공기의 흐름을 초음속으로 유지하여 공기 압축력 및 플라즈마에 의해 연료가 연소되도록 할 수 있다. 스크램제트 플라즈마 엔진(10)을 통해, 비행체(100)는 마하수 6 이상의 극초음속으로 비행할 수 있다. Referring to FIG. 1, a
스크램제트 플라즈마 엔진(10)은, 예를 들어, 비행 바디(90)의 하측에 배치될 수 있다. 스크램제트 플라즈마 엔진(10)은, 예를 들어, 로켓 및 항공기 등에 장착될 수 있다. 스크램제트 플라즈마 엔진(510)의 적용 대상은 이에 제한되지 않으며, 극초음속으로 비행하는 비행체이면 어느 것이든 가능하다.The
스크램제트 플라즈마 엔진(10)은 공기 흡입구를 향해 유입되는 유입공기(40) 및 플라즈마를 이용하여 연료를 연소시키며, 연소가스(50)를 배기하여, 그 반동으로 비행체(100)를 전진시키는 추진력을 얻을 수 있다.The
도 2는 일 실시 예에 따른 스크램제트 플라즈마의 단면도이다. 도 3은 일 실시 예에 따른 스크램제트 플라즈마를 포함하는 비행체를 나타내는 블록도이다.2 is a cross-sectional view of a scramjet plasma according to one embodiment. 3 is a block diagram illustrating an aircraft including a scramjet plasma according to one embodiment.
도 2 및 도 3을 참조하면, 스크램제트 플라즈마 엔진(10)은, 엔진 바디(11), 연료 분사기(13), 전극 봉(15), 직류 전원(16), 전자기 코일(17) 및 제어부(18)을 포함할 수 있다.2 and 3, the
엔진 바디(11)는 유입공기(40)가 통과할 수 있는 유로를 확보할 수 있다. 예를 들어, 엔진 바디(11)는 내부가 비어있는 기둥 형상일 수 있다.The engine body 11 can secure a flow passage through which the
엔진 바디(11)는, 공기의 유입 방향을 따라서 유로의 단면적이 점진적으로 감소하여 흡입되는 공기를 압축하는 공기 흡입구(111), 공기 흡입구(111)의 하류 방향에 위치하고 연료가 분사되는 연료 분사 공간(113), 연료 분사 공간(113)의 하류 방향에 위치하고 연료가 압축된 고온의 공기와의 혼합으로 인해 연소되는 연소 공간(115) 및 연소 공간(115)의 하류 방향에 위치하고 연소된 연료가 배기되는 배기 노즐(117)을 포함한다.The engine body 11 includes an
공기 흡입구(111)는, 유입공기(40)의 진행 방향을 따라 유로의 단면적이 점진적으로 감소하는 구조를 가질 수 있다. 유입공기(40)는 공기 흡입구를 통과하며 점차적으로 압축되어 고온, 고압 상태를 가질 수 있다.The
연료 분사 공간(113)은, 엔진 바디(11) 및 전극 봉(15) 사이의 공간일 수 있다. 연료 분사 공간(113)으로 연료가 분사되며, 연료는 유로를 따라 연소 공간(115)으로 이동할 수 있다. 연료는, 예를 들어, 액화 수소일 수 있다.The
연소 공간(115)은 연료가 연소되는 공간일 수 있다. 연소 공간(115)에서 연소된 연소 가스는 유로를 따라 배기 노즐(117)로 이동할 수 있다.The
배기 노즐(117)은 유입공기(40)의 진행 방향을 따라 유로의 단면적이 점진적으로 증가하는 구조를 가질 수 있다. 연소 가스는 배기 노즐(117)에서 팽창하며 배기되고, 비행체(100)는 추진력을 얻을 수 있다.The
연료 분사기(13)는 연료를 저장하기 위한 연료 저장소(131) 및 연료를 분사하기 위한 노즐(132)를 포함할 수 있다. 연료 분사기(13)는 엔진 바디(11) 내부에 내장될 수 있다.The
전극 봉(15)은 연료 분사 공간에 배치될 수 있다. 전극 봉(15)은, 공기 흡입구(111)를 향한 방향으로 돌출된 첨단(cutting edge)을 구비할 수 있다. 상기 첨단은 유입공기(40)가 공기 흡입구(111)에서 연료 분사 공간(113)으로 유입될 때 경사충격파가 형성되도록 보조한다. 전극 봉(15)은 절연체를 통해 엔진 바디(11)에 연결될 수 있다.The
직류 전원(16)은 전극 봉(15) 및 엔진 바디(11)에 서로 다른 전압을 인가하여, 전극 봉(15) 및 엔진 바디 사이에서 연료를 플라즈마화시키고, 아크(a)를 생성할 수 있다. The
직류 전원(16)은 전극 봉(15) 및 엔진 바디(11)에 직류 전압을 가해줄 수 있다. 예를 들어, 직류 전원(16)은, 전극 봉(15)이 음극을 띄고, 엔진 바디(11)가 양극을 띄도록 전압을 가할 수 있다. 이 경우 전극 봉(15) 및 엔진 바디(11) 사이에는 상기 전압의 크기에 비례하는 전기장이 생성될 수 있다. 직류 전원(16)이 가하는 전압의 세기가 일정 기준을 넘어서게 되면 음극에서 전자가 방출될 수 있다. 예를 들어, 음극을 띄는 전극 봉(15)에서 전자가 방출될 수 있다. 이 경우, 전자는 양극의 엔진 바디(11)를 향해서 이동하면서, 연료와 충돌을 일으키며, 연료를 플라즈마화시킬 수 있다. 플라즈마화된 연료들은 전기장을 따라 음극을 띄는 전극 봉(15)으로 움직이고, 전극 봉(15)과 충돌할 수 있다. 상기 충돌로 인하여, 전극 봉(15)은 더 많은 전자들을 방출하여, 연료의 플라즈마화를 가속시킬 수 있다.The
직류 전원(16)은 전극 봉(15) 및 엔진 바디(11) 사이에서 아크를 생성할 수 있다. 아크(a)는 플라즈마화 된 연료를 점화시킬 수 있다. 아크(a)를 통해 연료를 점화시킴으로써 경사충격파에 의존하지 않고, 강제적인 점화가 가능하여 점화 안정성을 향상시킬 수 있다. 경사충격파 점화 연소를 위한 마하수 6 속도 미만의 속도에서도 아크(a)를 통해 연료를 점화할 수 있다. 이와 같은 점화를 거친 연소 가스(50)는 플라즈마 상태일 수 있다.The
이 외에도 연료 점화 안정성을 높이기 위해 다양한 방법이 활용될 수 있다. 예를 들어, 연료 분사기(13)는 고주파 에너지를 생성할 수 있는 소형 원자로를 더 포함할 수 있다. 소형 원자로는 고주파 에너지를 연료에 발사하여, 연료를 수백만 ℃의 플라즈마 상태로 만든 다음, 노즐(132)을 통해 플라즈마 상태의 연료를 분사할 수 있다. In addition, various methods can be utilized to enhance fuel ignition stability. For example, the
전자기 코일(17)은 자기장을 방생시킬 수 있다. 전자기 코일(17)은 연소 공간(115)의 둘레 방향을 따라서 엔진 바디(11)에 내장될 수 있다. 전자기 코일(17)은 자기장을 통해 플라즈마 상태의 연소 가스(50)를 엔진 바디(11)의 축 중심으로 집중 시킬 수 있다. 전자기 코일(17)은, 고온의 연소 가스(50)가 엔진 바디에 직접적으로 접촉하는 것을 방지하여, 엔진의 내구도를 향상시킬 수 있다. 또한, 전자기 코일(17)은 연소 가스(50)를 엔진 바디(11)의 축 중심으로 집중시켜 추력을 향상시킬 수 있다.The
제어부(18)는 스크램제트 플라즈마 엔진(10)의 각각의 구성들의 작동 여부를 제어할 수 있다. 제어부(18)는 스크램제트 플라즈마 엔진(10)이 장착된 비행체(100)의 속력을 전달받아 상기 속력에 기초하여, 연료 분사기(13), 직류 전원(16) 및 전자기 코일(17)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 비행 바디(90) 또는 스크램제트 플라즈마 엔진(10)의 일측에는 비행체(100)의 속력을 감지할 수 있는 센서(미도시)가 구비될 수 있다. 센서는 비행체(100)의 속력을 감지하여 제어부(18)로 속력에 관한 정보를 전달할 수 있다. 제어부(18)는 센서로부터 속력에 관한 정보를 수신하고, 스크램제트 플라즈마 엔진(10)의 각각의 구성들로 제어 신호를 송신할 수 있다.The
제어부(18)는, 예를 들어, 비행체(100) 속력이 마하수 3 이상이면, 연료 분사기(13)를 제어하여 연료가 연료 분사 공간부(113)로 분사되도록 하고, 직류 전원(16)을 제어하여 전극 봉(15) 및 엔진 바디(11)에 서로 다른 전압을 인가하고, 전자기 코일(17)을 제어하여 연소가스(50)를 엔진 바디(11)의 축 중심으로 집중시킬 수 있다. 이 경우, 비행체(100)의 속력이 마하수 3 이상이 될 경우부터 연료를 플라즈마화시키고, 아크를 통해 연료를 점화하여 연소시킬 수 있다.The
도 4는 일 실시 예에 따른 스크램제트 플라즈마 엔진 및 고체 연료 엔진을 포함하는 비행체의 사시도이다. 도 5는 일 실시 예에 따른 스크램제트 플라즈마 엔진 및 고체 연료 엔진을 포함하는 비행체를 나타내는 블록도이다.4 is a perspective view of a vehicle including a scramjet plasma engine and a solid fuel engine according to one embodiment. 5 is a block diagram illustrating an aircraft including a scramjet plasma engine and a solid fuel engine in accordance with one embodiment.
비행체(200)는 비행 바디(90), 스크램제트 플라즈마 엔진(10), 고체 연료 엔진(20) 및 제어부(18)를 포함할 수 있다.The
비행체(200)는 정지 상태 또는 저속으로 비행할 경우, 고체 연료 엔진(20)으로부터 추진력을 얻을 수 있다. 예를 들어, 고체 연료 엔진(20)은 비행체(200)가 마하수 3 이상의 속력을 확보할 때까지 비행체(200)에 추진력을 가해줄 수 있다.When the
제어부(18)는, 비행체(200)의 속력이 마하수 3 이상이면, 스크램제트 플라즈마 엔진(10)을 작동시키고, 고체 연료 엔진(20)을 비행체(200)로부터 분리시킬 수 있다.The
이상에서 설명된 실시예는 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to be exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, It will be understood that various changes, substitutions, and alterations can be made hereto without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (8)
상기 연료를 저장하기 위한 연료 저장소 및 상기 연료를 상기 연료 분사 공간을 향해 분사하기 위한 노즐을 포함하는 연료 분사기;
를 포함하는 스크램제트 플라즈마 엔진.
An air intake port for compressing the air sucked in due to a gradual decrease in cross-sectional area of the air passage along the inflow direction of the air, a fuel injection space located in the downstream direction of the air intake port for injecting fuel, A combustion chamber in which the combustion gas is burned due to the high temperature compressed air mixed with the air, and an exhaust nozzle located downstream of the combustion chamber and exhausting the combustion gas; And
A fuel injector including a fuel reservoir for storing the fuel and a nozzle for injecting the fuel toward the fuel injection space;
The plasma engine comprising:
상기 연료 분사 공간에 배치되는 전극 봉; 및
상기 전극 봉 및 상기 엔진 바디에 서로 다른 전압을 인가하여 상기 전극 봉 및 상기 엔진 바디 사이에서 상기 연료를 플라즈마화시키고, 아크를 생성하는 직류 전원;
을 더 포함하는 스크램제트 플라즈마 엔진.
The method according to claim 1,
An electrode rod disposed in the fuel injection space; And
A direct current power source for generating an arc by applying different voltages to the electrode rod and the engine body to plasmaize the fuel between the electrode rod and the engine body;
Further comprising: a scramjet plasma engine.
상기 연소 공간의 둘레 방향을 따라서 상기 엔진 바디에 내장되는 전자기 코일을 더 포함하는 스크램제트 플라즈마 엔진.
3. The method of claim 2,
And an electromagnetic coil embedded in the engine body along a circumferential direction of the combustion space.
상기 연료는 액화 수소인 스크램제트 플라즈마 엔진.
The method according to claim 1,
Wherein the fuel is liquefied hydrogen.
상기 스크램제트 플라즈마 엔진이 장착된 비행체의 속력을 전달받아 상기 속력에 기초하여, 상기 연료 분사기, 직류 전원 및 전자기 코일을 제어하는 제어부를 더 포함하는 스크램제트 플라즈마 엔진.
The method of claim 3,
And a control unit that receives the speed of the flying object equipped with the scramjet plasma engine and controls the fuel injector, the DC power source, and the electromagnetic coil based on the speed.
상기 제어부는, 상기 속력이 마하수 3 이상이면, 상기 연료 분사기를 제어하여 상기 연료가 상기 연료 분사 공간부로 분사되도록 하고, 상기 직류 전원을 제어하여 상기 전극 봉 및 상기 엔진 바디에 서로 다른 전압을 인가하고, 상기 전자기 코일을 제어하여 상기 연소가스를 상기 엔진 바디의 축 중심으로 집중시키는 스크램제트 플라즈마 엔진.
6. The method of claim 5,
Wherein the control unit controls the fuel injector to inject the fuel into the fuel injection space unit when the speed is Mach number 3 or more and controls the DC power source to apply different voltages to the electrode rod and the engine body And the electromagnetic coil is controlled to concentrate the combustion gas around an axis of the engine body.
고체 연료를 이용하여 추진력을 형성하는 고체 연료 엔진을 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 속력이 마하수 3 미만이면, 상기 고체 연료 엔진을 작동시키고, 상기 스크램제트 플라즈마 엔진은 작동시키지 않는 비행체.
7. A flying body including the scramjet plasma engine according to claim 6,
Further comprising a solid fuel engine that forms propulsion using solid fuel,
Wherein the control unit operates the solid fuel engine if the speed is less than Mach number 3 and does not operate the scramjet plasma engine.
상기 제어부는, 상기 속력이 마하수 3 이상이면, 상기 스크램제트 플라즈마 엔진을 작동시키고, 상기 고체 연료 엔진을 상기 비행체로부터 분리시키는 비행체. 8. The method of claim 7,
Wherein the control unit operates the scramjet plasma engine and separates the solid fuel engine from the air vehicle if the speed is Mach number 3 or more.
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- 2016-12-05 KR KR1020160164354A patent/KR101884532B1/en active IP Right Grant
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