극초음속 유동에서 역류유동에 의한 무딘 물체의 항력 감소 연구

초록

최근 비행체는 초음속 영역을 지나 극초음속 영역에까지 도달하고 있으며, 이에 따라 비행체의 추진 효율을 높이기 위한 항력 감소 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에서도 역류 유동을 이용한 방법은 항력 감소와 더불어 공력 가열에 의한 열 하중의 감소가 동시에 일어날 수 있는 가장 효율적인 방법으로 평가된다. 역류 유동에 의한 항력 감소에 대한 이전 연구를 살펴보면, Finely(1)는 항력 감소 메커니즘을 분석하고 자유흐름과 분사 제트의 전압력비가 증가할수록 항력과 열 하중 감소 효과가 증가한다는 것을 확인하였다. Shang(2)은 Plasma 분사를 통한 항력 감소 연구를 수치해석과 실험을 통해 수행하여 항력이 최소가 되는 압력비가 존재한다고 하였다. Hayashi(3)와 Daso(4)는 다양한 분사 조건에 대한 항력과 열 하중 감소 연구를 수행하였다. 이전 연구에서는 항력 감소가 발생시 유동 구조 분석 다양한 분사 조건에서의 항력 감소 해석이 주로 수행되었다. 하지만 각 연구에 적용한 자유 유동과 분사 조건이 모두 다르고 연구 목적 또한 달라 항력 감소의 일반적인 경향성을 파악하는 것에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 극초음속 유동에서 다양한 분사 조건에 대한 항력 해석을 수행하였다. 분사 유량, 분사 노즐 사이즈 등 7가지 변수에 대한 항력 해석을 수행하여 분사 조건에 따른 항력의 일반적인 경향성을 분석하고 유동 구조 변화에 대한 분석을 수행하였다.