Evaluation of Structural Integrity of a Hypersonic Combustor Using Thermal-Structural Coupled Analysis

본 연구에서는 극초음속 연소기의 열-구조 연성해석을 통한 구조안전성 평가를 수행하고 연소기 모델에 대한 설계안을 제시하였다. 극초음속 엔진은 높은 온도 및 강한 온도장 구배가 수반되기 때문에 실 비행체 설계 전 지상환경에서 내부 열 환경에 따른 구조안전성 검증을 수행해야한다. 이에 유한요소 해석을 통한 열적 시험환경을 모사하여 열-구조 연성해석을 수행하였다. 해석 수행 결과, 실제 지상 시험환경에서 파손이 발생한 하판 용접부와 동일한 위치에서 von-Mises 응력이 소재의 항복강도를 초과함을 확인하였다. 이후 연소기 모델의 새로운 설계안을 제시하여 동일 프로세스로 해석을 수행한 결과, 발생한 최대 von-Mises 응력이 항복강도 이내임을 확인하여 제시된 모델의 구조안전성을 확인하였다.