고체 램제트 추진기관 연소실에서의 연소 현상

Combustion Behavior in a Solid Fuel Ramjet Combustor

본 연구는 보론 카바이드를 함유한 고체 연료를 사용하여 고체 램제트에서 공기 유속량에 따른 연소효율과 입자 크기의 분포를 실험적으로 조사하였다. 입자 분포는 그레인 끝 부분과 노즐 입구에서 MALVERN 2600 HSD를 사용하여 측정하였다. 연소 효율은 공기 유속량이 적을수록 연소 효율이 높은 것으로 나타났으며, 일반적으로 입자 분포는 대략적으로 4, 15와 25$\mu\textrm{m}$, 경우에 따라 2$\mu\textrm{m}$ 보다 적은 크기에서 한 곳을 포함하여 3곳의 피크치 또는 4 곳의 피크치를 나타내는 분포를 보였다. 큰 입자는 주로 재순환 영역에서 표면에서의 입자들의 뭉침의 결과이다. 흡입 공기의 온도가 높으면 연소 효율이 좋았는데 이는 확산 영역에서 연소하는 큰 보론 카바이드 입자의 연소 촉진 결과로 보인다.

An experimental investigation was conducted to explore the effects of air mass flux on the combustion efficiency and particle size distributions in a solid fuel ramjet using a fuel grain highly loaded with boron carbide. Particle distributions were measured at the grain exit and at the nozz1e entrance using a Malvern 2600 HSD. Combustion efficiency increased with decreasing air mass flux. In general, the particle distribution was trimodal or quadrimodal with node peaks at approximately 4, 15, and 25$\mu\textrm{m}$ and possibly one at less than 2$\mu\textrm{m}$. The larger particles were the result of surface agglomeration, primarily within the recirculation region. Higher inlet air temperature produced higher combustion efficiencies, apparently the result of enhanced combustion of the larger boron carbide particles that burn in a diffusion controlled regime.