Multi-port 하이브리드 로켓의 포트간의 거리에 따른 고체 연료의 열민감도에 관한 연구

A Study on the Thermal Sensitivity of the Solid Fuel Grain with respect to the Port Distance in Hybrid Rocket Motor

멀티포트 하이브리드 로켓 고체연료 그레인의 열민감도에 관한 연구를 수행하였다. 고온의 비반응 유동의 포트를 통과하며 연료 그레인으로 열전달 시, 연료 그레인 내부의 온도 분포 변화를 비정상 열해석을 통해 계산하였다. 계산은 총 9개의 포트 반경에서 수행되었으며, 연료 내부 온도가 민감하게 거동하는 임계 포트 반경을 결정하였다. 열에 민감하게 반응하는 임계 포트반경 이후는 고체 폴리머 연료의 구조상의 취약점이 발생할 것으로 판단되므로, 임계 포트반경은 설계 시 중요한 고려대상으로 사용될 것으로 예상된다.

In this paper, thermal sensitivity of the solid fuel grain in the hybrid rocket motor was investigated. When the heat from the non-reacting hot flow passing the grain ports is transferred to the solid fuel grain, the temperature fields in the solid fuel was numerically analyzed. These numerical analyzes were performed under the different nine port radii, and the critical distance between the ports in which the temperature in the solid fuel is sensibly responding was determined. Thus, the critical distance between the ports would be the important consideration for the design of the fuel grain because the high temperature in the fuel can bring the structural problems.