An investigation of autoignition characteristics of kerosene by decomposed hydrogen peroxide

분해된 과산화수소를 이용한 케로신의 자연점화특성 조사

Traditional propellants which have a hypergolic characteristic have a high performance but also have disadvantages of toxicity and complex handling requirement. In order to replace these propellants, one of the alternatives is hydrogen peroxide which generates high temperature oxygen and water vapor after catalytic reaction. In this paper, autoignition characteristics of kerosene by decomposed hydrogen peroxide were investigated to perform fundamental research for designing a thruster using hydrogen peroxide and kerosene propellants. Contraction ratio, whether flame holder exists or not, and feeding pressure of propellants were selected as variables. From the experiments for different mixture ratio, we confirmed the ignition stability is strongly affected by a feeding pressure of propellants.

기존의 자연점화특성을 지니는 추진제는 성능이 높은 대신 독성이 있으며 다루기 어렵고, 환경에 유해한 단점을 지닌다. 이에 따른 대안으로 과산화수소의 촉매분해 후에 발생되는 고온의 산소와 수증기를 이용한 자연점화 방식이 있다. 이 논문에서는 자연점화 방식의 과산화수소/케로신 추력기를 설계하기 위한 기초연구를 수행하기 위해 자연점화특성을 연구하였다. 추력기의 형상변수로 노즐 목의 면적을 달리하여 연소챔버와의 단면적 비인 수축비를 달리하였으며, flame holder의 유 무, 과산화수소와 케로신의 가압압력에 따른 점화특성 및 연소안정성을 관찰하였다. 그 결과, 대부분의 경우에 자연점화를 관찰할 수 있었으나, 가압압력의 조건에 따라 연소 안정성에는 큰 변화가 있음을 확인할 수 있었다.