스파크제트 액츄에이터의 방전조건 변화에 따른 제트전류에 대한 실험적 고찰. 그림 3은 AD 액츄에이터[2]에 속하는 PSJA에서 방출되는 제트 제트의 예이다. 방전 후 액츄에이터 배기에 의해 형성된 충격파의 모습과 분출되는 제트의 모습을 확인할 수 있다.
따라서 동일한 에너지가 캐비티에 주입되더라도 토출 위치를 포함한 토출 조건의 변화는 액츄에이터 자체 제트의 성능에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다.
본 론
본 실험은 고고도, 저압 환경 및 초음속 영역에서의 작동 능력을 이해하는 것을 목적으로 하므로 액츄에이터를 아크릴로 제작된 진공 챔버 내부에 설치하고 0.1기압의 낮은 기압에서 작동시켰다. 액츄에이터를 동작시키는 회로는 수 kV의 고전압과 수 A의 전류를 인가하고 오리피스 출구 근처에서 관찰할 수 있는 빔은 단위의 주기로 관찰되므로 계측장비는 높은 수준에서 사용된다. 전압 및 고주파 대역 가능한 항목을 기준으로 고려하였습니다. 두 개의 측정 장비를 오실로스코프(LeCroy waveRunner 6050)에 연결하여 각 펄스에 사용된 전류와 전압을 표시하고 이를 기반으로 방전 시 주입되는 에너지를 계산했습니다.
실험에 사용된 액츄에이터에 의해 생성된 제트는 펄스 주입 직후 100라는 짧은 시간 내에 하나의 듀티 사이클을 완료할 것으로 예상됩니다. 전체 임펄스 신호는 오실로스코프에서 얻을 수 있습니다. 이중 스파크 실험에서는 각 전극에 전류가 주입될 수 있도록 두 쌍의 커패시터와 MOSFET 트랜지스터를 전원 공급 장치에 병렬로 연결했으며, 기타 작동 메커니즘은 동일했다. 액츄에이터에서 분출되는 제트기류는 z형 Schlieren 기술을 사용하여 포착되었습니다.
캡처된 이미지는 빔의 동작을 보다 명확하게 볼 수 있도록 Image J 소프트웨어를 사용하여 배경 이미지에서 이를 빼는 방식으로 후처리되었습니다. 12개의 단일 스파크 및 듀얼 스파크 액츄에이터 모델이 제조되었습니다. 토출 순서는 상향 스트로크 토출을 아래에서 위로, 하강 스트로크 토출을 위에서 아래로 실험한 후 단일 스파크 모델과 제트 속도의 차이를 비교하였다.
실험 결과
도 17은 수렴영역의 길이와 토출 위치에 따른 제트의 초기속도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 19는 분사에너지 변화에 따른 오리피스 수렴부의 길이에 따른 제트의 최대 속도 변화를 도시한 그래프이다. 그래프의 추세는 최대 제트 속도 측정 결과와 유사하게 분사 에너지가 증가함에 따라 선형적으로 증가했습니다.
도 21은 토출 위치별 분사에너지 변화에 따른 제트의 최대 속도를 나타낸 그래프로서, 실험에서는 수렴영역의 길이를 1mm로 모델로 고정하였다. 세 토출 위치 모두에서 분사 에너지가 증가함에 따라 제트의 최대 속도도 증가했지만 기울기는 점차 감소했습니다. 도 22는 토출 위치별 분사에너지 변화에 따른 제트의 최대 추력 변화를 나타낸 그래프이다.
분사에너지의 변화에 따른 제트의 충격력의 변화. 도 23은 토출 위치에 따른 분사에너지의 변화에 따른 제트의 영향을 나타낸 그래프이다. 23 토출 위치별 분사에너지 변화에 따른 제트의 영향을 그래프로 나타낸 것이다.
29 각 상승기류 조건별 제트속도 비교 그래프. 30 다운토출 조건별 제트속도 비교 그래프.
결 론
분사 에너지가 증가함에 따라 두 액추에이터 설계 모두에서 항공기의 속도와 추력이 증가하는 경향이 있습니다. 배출 위치 변경에 따라 항공기 속도가 변경됩니다. 캐비티 수렴 영역이 1mm인 모델에서 세 가지 다른 배출 위치에 대한 제트 속도와 추력을 측정하기 위한 실험이 수행되었습니다.
실험에 사용된 세 방전 지점 모두 입력 에너지가 증가함에 따라 빔 속도가 증가하는 경향을 보였지만 기울기는 점차 감소했습니다. 방출된 제트의 속도는 배출 위치가 액츄에이터 바닥에서 멀어질수록, 즉 오리피스에 가까워질수록 더 빠르게 측정되었습니다. 오히려 배기 위치가 액츄에이터 바닥에 가까울수록 제트의 추력이 측정되었습니다.
에너지 분사 특성의 변화로 인한 제트 특성의 변화. 상향 방전의 경우 제트의 초기 속도는 단일 스파크보다 높게 측정되었으나 시간이 지남에 따라 감소하는 경향을 보였다. 중첩 펄스 방전의 경우 상향 방전과 하향 방전 모두 단일 스파크보다 최대 제트 속도가 더 높은 경향을 보였으며 시간이 지남에 따라 감소하는 경향도 비슷했습니다.
ABSTRACT
