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DSI 공기 흡입구 개발 과정

록히드 마틴 엔지니어들은 1990년대 초에 전통적인 초음속 흡입구 개념에 대한 대안을 조사하기 시작했습니다. 그들은 경계층 제어와 관련된 복잡한 메커니즘(경계층 장벽, 블리드 시스템, 우회 시스템)을 제거하려고 노력했습니다. 이러한 메커니즘을 제거함으로써 설계자는 항공기에서 약 300파운드의 무게를 줄일 수 있었습니다. 이번 연구의 최종 결과물은 오늘날의 DSI(Bulging Air Intake)이다. DSI에서는 경계층 분리 패널이 제거되었으며 공기 흡입구는 전면 동체 디자인에 통합되었습니다. 공기 흡입구 앞에는 3차원 표면(돌출부)이 디자인되어 있습니다. 이 팽창의 기능은 흡입 덕트에서 경계층 공기를 "밀어내기" 위해 압력 분포를 증가시키면서 압축 표면 역할을 하는 것입니다. 입구 카울 립의 설계 특징은 주 경계층 공기 흐름이 후방 동체로 빠져나가는 것을 허용합니다. 전체 DSI에는 움직이는 부품, 경계층 격리 패널, 블리드 또는 바이패스 시스템이 없습니다. 즉, DSI는 사실상 기존 에어인테이크의 에어인테이크 부분을 변형한 것이다. 공기 흡입구와 결합된 세심하게 설계된 3차원 압축 표면은 기존 경계층 장벽의 기능을 완성할 수 있을 뿐만 아니라 공기 흐름 사전 압축을 제공하여 고속에서 공기 흡입구의 효율성을 향상시키고 저항을 줄입니다. 흡기 덕트 조절 시스템을 없애 자연스럽게 무게도 줄었습니다. 미래 전투기에서 더 중요한 것은 경계층 장벽, 압축 램프 등의 구성 요소를 제거한 후 항공기의 RCS가 크게 줄어들 수 있다는 점이며 이는 항공기의 스텔스 성능을 향상시키는 데 분명히 도움이 됩니다. F-22의 발전 공기 덕트는 여전히 전통적인 경계층 파티션을 갖고 있어 설계에 많은 노력이 필요하지만 고정된 공기 흡입구를 사용하는 반면 스텔스 요구 사항은 고려되는 요소의 상당 부분을 차지합니다.

DSI는 전산유체역학(CFD)의 발전에 따라 록히드 마틴의 자체 컴퓨터 모델링 도구를 사용하여 개발되고 개선되었습니다. CFD는 유체의 지배 방정식에 대한 디지털 솔루션을 개발하는 과학이며, 공간이나 시간에서 중요한 유동장을 설명하고 솔루션을 더욱 향상시킬 수 있습니다. CFD 솔루션은 엔지니어가 복잡한 유동장을 표현하고 설계 성능을 평가하는 방법을 보여줍니다.

1994년 후반에 록히드 마틴은 나중에 JSF 프로토타입의 구성이 될 항공기 구성에 대한 연구를 수행했습니다. 이 연구는 F-22 또는 F/A-18E/F 유형 스위프 흡입구에 비해 DSI의 장점을 조사하는 데 중점을 두었습니다. DSI를 사용하면 무게 감소(약 300파운드)로 인해 항공기 성능이 향상됩니다. DSI는 생산 및 운영 비용도 줄여줍니다. 복잡한 구성 요소를 제거하여 각 항공기는 $500,000를 절약할 수 있으며 이는 상당한 이점입니다. 기술 리더십을 유지하기 위해 엔지니어들은 이 기간 동안 2개의 미국 기술 특허를 신청했으며 이는 1998년에 승인되었습니다.

현재는 중국과 미국만이 DSI 공기 흡입구를 사용하고 있습니다. 앞서 공개된 샤오롱 전투기와 F-35 전투기 외에도 2008년 말 J-10B 시험비행, 네티즌들이 목격한 중국의 차세대 스텔스 전투기 'J-20' 등이 있다. 2010년 말에는 DSI 공기 흡입구도 사용됩니다. 또한 미국은 한때 F-16에서 이 흡입구를 테스트했지만 계속하지 않았습니다.

현재 이 기술은 중국과 미국만이 개발했다. 기술적인 난이도는 실제로 매우 높습니다. 우선, 이 벌지를 설계하려면 매우 높은 수준의 공기 역학과 컴퓨터 기술이 필요하며, 둘째, 제조 정밀도가 매우 높으며 금속 재료를 가공하기가 매우 어렵습니다. 현재 복합 재료가 사용됩니다.