A Study on Combustion Characteristics of Hybrid Rocket with the Variation of L/D Ratio

하이브리드 로켓의 L/D 비 변화에 따른 연소특성 연구

In this paper, the combustion characteristics of a hybrid propulsion system were studied with various L/D(length vs diameter) ratio of the single po.1 type solid fuel. Experiments were performed for 2 cases with the fixed grain port diameter and fuel length respectively. For the first case, results show that there are no large variations for regression rates as the L/D ratio changes. And as the L/D ratio increases, the O/F ratio decreases and thrust, characteristic velocity tends to increase. For the second case, there is no large change for O/F ratio, thrust and characteristic velocity as L/D ratio changes. On the other hand, as the L/D ratio decreases, only the regression rate tends to increase. Experimentally, exponent n in $\dot{r}=a{G_0}^n$ was found about 0.5 and then the O/F ratio was shown nearly constant. In the experiment, PE and gas oxygen were used as a fuel and an oxidizer.

본 연구에서는 단일 포트 연료 형상을 갖는 하이브리드 추진 시스템의 고체 연료의 L/D(길이/직경)비 변화에 따른 연소 특성을 고찰하였다. 본 연구를 위해 연료 포트 직경이 같은 경우와 연료 길이가 같은 경우로 나누어 L/D 비 변화에 관한 실험을 수행하였다 연료 포트 직경이 같은 경우 L/D 비 변화에 따른 후퇴율은 큰 차이가 없었으며 L/D 비가 클수록 O/F 비는 낮았고 추력과 특성속도는 높았다. 연료 길이가 같은 경우 L/D 비 변화에 따른 O/F 비와 추력, 특성속도는 큰 차이가 없었으며 L/D 비가 작을수록 후퇴율은 높았다. O/F 비의 변화가 없을 경우 $\dot{r}=a{G_0}^n$에서 지수 n은 0.5의 값을 갖는 것을 실험적으로 얻을 수 있었다. PE와 기체산소를 본 실험의 연료와 산화제로 사용하였다.