액체추진제 로켓엔진 연소기 저주파 동특성

Low Frequency Dynamic Characteristics of Liquid-Propellant Rocket Engine Combustor

  • 하성업 (한국항공우주연구원 추진제어그룹) ;
  • 정영석 (한국항공우주연구원 우주발사체사업단) ;
  • 김희태 (과학기술연합대학원대학교) ;
  • 한상엽 (한국항공우주연구원 우주발사체사업단) ;
  • 조광래 (한국항공우주연구원 우주발사체사업단)
  • 발행 : 2004.12.01

초록

분사기와 연소실만을 가지는 연소기의 수학적 선형모델을 가지고, 액체추진제 로켓엔진 연소기에 대한 저주파 동특성 분석을 수행하였다. 연소실의 압력변화가 추진제 유량변화로 되먹임되는 구조를 가짐에 따라 저주파 섭동을 나타냈으며. 연소실의 시정수가 증가할수록, 분사기의 차압이 증가할수록, 연소시간지연이 짧을수록 시스템은 안정하였다. 분사기 시정수 변화가 안정성에 미치는 영향은 크지 않았다. 연소시간지연이 없는 경우의 시스템은 항상 안정하였으며, 지연시간이 증가할수록 섭동 주파수 및 감쇠율은 줄어들며, 결국 시스템은 불안정하게 되었다.

With the mathematic linear model of a combustor which consists of a combustion chamber and injectors, the analysis of low frequency dynamic characteristics of a liquld-propellant rocket engine combustor was performed. Propellant mass flowrate was varied by combustion chamber pressure feedback, therefore low frequency oscillation was appeared. Increasing the time constant of a combustion chamber and injector pressure differences and decreasing combustion time delay increased the combustor system stability. The variation of injector time constant little affected stability. The system was always stable, when there was no combustion time delay. Increasing combustion time delay decreased oscillation frequency and damping ratio, and the system eventually became unstable.

키워드

참고문헌

  1. David T. Harrje (editor), 'Liquid Propellant Rocket Combustion. Instability,' NASA SP-194, 1972
  2. Dieter K. Huzel and David H. Huang, 'Modern Engineering for Design of Liquid-Propellant Rocket Engines,' Vol. 147 Progress in Astronautics and Aeronautics, AIAA. 1992
  3. 조광래 외 다수, '발사체용 추진기관 성능개량 탐색연구. 로켓엔진 추력제어기술 개발. 제 1차년도 최종보고서,' 한국항공우주연구원, 2004
  4. H. Lefebvre, 'Atomization and Sprays,' Hemisphere Publishing Corporation, 1989
  5. NASA Report, 'Liquid Propellant Gas Generators,' SP-8081, NASA. 1972
  6. Martin Summerfield, 'A theory of Unstable Combustion in Liquid Propellant Rocket Systems,' ARS Journal. September, 1951
  7. Y.C. Lee, M.R. Gore and C.C. Ros,'Stability and Control of Liquid Propellant Rocket Systems,' ARS Journal, MarchApril, 1953
  8. Avandelino Santana Junior and Luiz Carlos Sandoval Goes, 'Dynamic Modeling and Stability Analysis of a Liquid Rocket Engine,' (journal name is unknown)