고효율/고출력 항공용 엔진이 개발됨에 따라 터빈 입구 온도가 상승되게 되고, 이에 비례하여 배기가스 온도 또한 상승한다. 체계 면에서는 연소가스 온도의 상승이 상당한 이점이 되지만, 고온의 배기가스는 적에게 노출될 위험 가능성을 높이는 원인이 되기도 한다. 고도의 열탐지 레이더 기술에 체계가 노출되지 않기 위해서 다양한 기술이 고안되고 있으며, 그 중 하나의 방법으로 엔진 배기 노즐부에는 Lobed Mixer가 장착되기도 한다. 배기가스 온도를 낮춰주기 위해서는 주유로의 코어와 바이패스 유동의 혼합구간이 일정구간 필요한데, 체계의 공간적인 제약으로 인해 어려움이 따른다. 짧은 구간에서 유동을 보다 효율적으로 혼합하기 위하여 일반적인 원형 노즐에 비해 일정 간격으로 여러 개의 돌출된 형상을 가진 배출구 형상이 채용되는데, 이를 Lobed Mixer라고 한다. 이러한 혼합 노즐이 적용되게 되면, 저피탐 및 저소음 등의 이점을 기대할 수 있다. 개발을 위해서는 공력 손실을 최소화하고, 우수한 구조 수명이 확보되며, 동시에 제작성을 고려한 설계가 요구된다.

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유동해석 결과 고온의 코어유동과 저온의 바이패스 유동이 혼합되어 노즐출구로 토출되는 것을 확인할 수 있었으며, 이때 혼합효율은 58% 수준으로 나타났다. 향후에는 특정 바이패스비와 최대 보정추력, 목표 혼합 성능을 만족하는 Lobed Mixer 설계 연구가 수행될 것이다. 그 외에도 저항계수, 전압손실 계수, 토출계수 등의 값들을 평가하여 전반적인 혼합 성능과 더불어 우수한 공력 성능을 만족하는 형상을 개발하고자 한다. 더 나아가, 주요 형상 인자들을 선정하여 일련의 최적화 설계도 진행될 것이며, 위 연구를 통하여 추진 효율 증대와 더불어, Lobed Mixer 독자 설계 기술 확보를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

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출처 : 터보팬 엔진 Lobed Mixer 설계 및 성능 평가(한국유체기계학회 2019 동계학술대회)