Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences (한국항공우주학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Computation of Flowfield and Infrared Signature in Aircraft Exhaust System for IR Reduction Design

항공기 후방동체 열유동장 및 IR 신호 예측 시스템

  • 문혁 (경상대학교 항공우주시스템공학과) ;
  • 양영록 (경상대학교 항공기부품기술연구소) ;
  • 전수환 (경상대학교 항공우주시스템공학과) ;
  • 최성만 (전북대학교 항공우주공학과) ;
  • 명노신 (경상대학교 항공우주시스템공학과 및 항공기부품기술연구소) ;
  • 조태환 (경상대학교 항공우주시스템공학과 및 항공기부품기술연구소)
  • Received : 2011.05.03
  • Accepted : 2011.06.20
  • Published : 2011.07.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

A computational system to predict flowfield and infrared signature in aircraft exhaust system is developed. As the first step, a virtual mission profile is considered and an engine is selected through a performance analysis. Then a nozzle that meets the requirement of each mission is designed. The internal flow in the exhaustion nozzle at the maximum thrust is analyzed using a state-of-the-art CFD code. In addition, a system to combine information of the skin temperature distribution of the nozzle and after-body surface with an infrared prediction code is developed. Finally, qualitative results for the infrared signature reduction design are obtained by investigating the infrared signature level under various conditions.

항공기 IR(Infrared; 적외선) 피탐지성 감소 연구를 위해 후방동체 주위 열유동장과 IR 신호를 예측하는 시스템을 구축하였다. 아음속 무인전투기(UCAV)를 대상 항공기로 고려하여 가상 임무 설정 및 성능해석을 통해 가상 엔진을 선정하였다. 또한 각 임무를 만족시키는 노즐을 설계한 후, 고속 고온 열유동장 CFD 해석코드를 이용하여 최대 출력에서의 노즐 내부 유동을 해석하였다. 예측된 노즐 표면 및 후방 동체의 온도는 고체표면 복사 열교환 및 신호 예측코드와 연계시키는 시스템과 연동시켜 최종적으로 IR 신호를 계산하였다. IR 밴드 및 관찰 각도에 대한 IR 신호의 변화를 분석하여 IR 감소설계를 위한 정성적 정보를 도출하였다.

Keywords

References

  1. Ball, R. E., The Fundamentals of Aircraft Combat Survivability Analysis and Design, AIAA Education Series, 2nd Edition, 2003.
  2. Survivability/Vulnerability Information Analysis Center, www.bahdayton.com/surviac/.
  3. Rao, G. A. and Mahulikar, S. P., "Aircraft Powerplant and Plume Infrared Signature Modelling and Analysis", AIAA 2005-221, January 2005.
  4. Rao, G. A. and Mahulikar, S. P., "Integrated Review of Stealth Technology and its Role in Airpower", The Aeronautical Journal, 2005, pp. 629-641.
  5. Mahulikar, S. P., Prasad, H. S. S. and Rao, G. A., "Infrared Signature Studies of Aerospace Vehicles", Progress in Aerospace Sciences, Vol. 43, 2007, pp. 218-245. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2007.06.002
  6. Mahulikar, S. P., Rao, G. A., Sane, S. K. and Marathe, A.G., "Aircraft Plume Infrared Signature in Non-Afterburning Mode", Journal of Thermophysics & Heat Transfer, Vol. 19, No. 3, July-September 2005, pp. 413-415. https://doi.org/10.2514/1.14686
  7. Rao, G. A. and Mahulikar, S. P., "Effect of Atmospheric Transmission and Radiance on Aircraft Infrared Signatures", Journal of Aircraft, Vol. 42, No. 4, July-August 2005, pp. 1046-1054. https://doi.org/10.2514/1.7515
  8. Mahulikar, S. P., Kolhe, P. S. and Rao, G. A., "Skin-Temperature Predicition of Aircraft Rear Fuselage with Multimode Thermal Model", Journal of Thermodynamics and Heat Transfer, Vol. 19, No. 1, January-March 2005, pp. 114-124 https://doi.org/10.2514/1.6299
  9. Mahulikar, S. P., Potnuru, S. K., and Kolhe, P. S., "Analytical Estimation of Solid Angle Subtended by Complex Well-Resolved Surfaces for Infrared Detection Studies", Applied Optics, Vol. 46, No. 22, August 2007, pp. 4991-4998. https://doi.org/10.1364/AO.46.004991
  10. 김윤희, 최성만, 장현수, "2D 추력편향 노즐 성능 및 유동 해석", 한국추진공학회 2009년도 추계학술대회 논문집, 2009, pp. 483-486.
  11. Mattingly, J.D., Heiser, W.H., and Pratt, D.T., Aircraft Engine Design, 2nd Edition, AIAA Education Series, 2002.
  12. 최준혁, 이지선, 김정호, 이성호, 김태국, " 대기온도 및 풍속 변화에 따른 함정의 적외선 신호 특성 분석", 한국군사과학기술학회지, 제11권, 제5호, 2008, pp. 84-91.

Cited by

  1. Conceptual Study of an Exhaust Nozzle of an Afterburning Turbofan Engine vol.18, pp.3, 2014, https://doi.org/10.6108/KSPE.2014.18.3.062