비행용 가스발생기 모사배관 도출 및 연소불안정 제어를 위한 음향해석

An Acoustic Analysis for the Determination of a Simulating Duct and for the Suppression of Combustion Instabilities in a Flight Model Gas Generator

고성능 로켓엔진의 터보펌프를 구동하기 위한 연료 과농 가스발생기에서 연소 불안정 발생시, 음향 모드 공진주파수를 모사하는 방법을 통하여 모사배관을 결정하였다. 관심 음향모드의 몇 파장만을 모사하여 실제 연소시험에 바로 적용할 수 있는 팎은 길이의 배관도 제시하였다. 가스발생기에서의 연소 불안정을 제어하기 위한 하나의 방안으로, 모사배관의 길이를 변경하여 분사기의 동특성과 연소실의 공진 음향 모드를 서로 분리시킴으로써 상호작용이 일어나지 않게 할 수 있다. 이러한 특성은 연소시 험을 통해 확인되었고, 이를 통하여 비행용 가스발생기의 연소시험과 연소불안정 제어를 위한 한 가지 방안으로서 모사배관을 결정하는 방법을 확립하였다.

An acoustic analysis of a fuel-rich gas generator for the drive of a turbopump in a liquid rocket engine has been performed and the length of a duct has been determined by comparing the resonant frequency of unstable acoustic modes to simulate an flight model gas generator, A practical short-length simulating duct has been determined by considering 1 or 2 wavelength of the unstable modes. Length adjustment of duct to turbopump can be a method to suppress a combustion instability problem by decoupling of acoustic mode and combustion characteristics. This method has been set up and validated with acoustic analysis and hot firing tests.