인공위성에 사용되는 추진연료의 비정상 유동특성에 관한 실험적 연구

Experimental Study on the Unsteady Flow Characteristics of Propellant in the Satellite

인공위성의 추력기는 필요한 추력을 발생시키는 장치이며, 추력기 연소실내로 연료를 공급하기 위해 추력기 밸브를 여닫게 된다. 추력기 밸브는 매우 짧은 시간 동안 연료유동을 차단하여 연료공급관내의 압력은 비정상상태가 된다. 이때 연료의 유동 관성력과 관로 재질의 탄성, 그리고 연료 자체의 압축성에 의하여 압력의 맥동현상이 발생하고, 최대압력이 예상치 못할 정도로 높은 경우에는 추력기 밸브 등 연료공급계통의 파손을 유발한다. 본 연구에서는 연료가 연료공급계통을 지날 때 발생되는 압력강하와 그 유동량을 실험적으로 계측하였으며, 추력기 밸브 입구에서의 비정상 유동특성을 계측하여 분석하였다.

A Thruster valve operates to supply fuel into thruster chamber. Very quick on-off operation of thruster valve results in unsteady flow of fuel in the propellant supplying system. Then fuel kinetic force, elastic material of propellant line, compressibility of fuel cause the flow field to pulsate. The pressure oscillation arising from resonance would damage the weak part of the thruster valve and other propellant supplying equipment. Pressure drop and fuel flowrate through propellant suppling system were measured, and pressure oscillation were triggered at the thruster valve inlet.