KARI 30톤급 액체 로켓 엔진 노즐 유동 화학 평형 해석

Chemical Equilbrium Analysis of the $30\;ton_f$ - class KARI LRE Nozzle Flow

  • 이대성 (부산대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 강기하 (부산대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 조덕래 (부산대학교 항공우주공학과 대학원) ;
  • 최정열 (부산대학교 항공우주공학과) ;
  • 최환석 (한국항공우주연구원 연소기팀)
  • 발행 : 2008.06.30

초록

고고도 추진 기관으로 개발되고 있는 항공우주연구원의 30톤급 액체 로켓 엔진 노즐 성능의 신뢰성 있는 성능 예측을 위하여 화학적 동결 및 평형 유동 해석을 수행하였다. 해석은 이전의 연구에서 개발된 해석 코드를 보완하여 수행하였다. 비평형 해석이 가장 신뢰할 만한 방법이기는 하지만 수렴특성과 불확실성을 고려할 때 연계된 동결 및 평형 해석이 비용측면에서 효율적인 방법임을 확인 할 수 있었다. 이 해석으로부터 노즐 유동의 팽창 과정에서 나타나는 화학적 재결합 효과에 의한 열 및 운동에너지의 회복 및 점성 효과를 고려한 신뢰성 있는 성능 예측을 할 수 있었다.

Nozzle flow analyses of $30\;ton_f$-class KARI liquid rocket engine for high altitude propulsion are carried out using a chemically frozen and equilibrium flow analysis code developed previously. It is considered that the combined frozen- and shifting- equilibrium analysis is cost-effective regarding the convergence characteristics and modeling uncertainties, though the non-equilibrium analysis is most reliable approach. A dependable performance prediction could be attainable through the present analyses that account for the recombination process and thermal and kinetic energy recovery during the expansion process with viscous effects.

키워드

참고문헌

  1. Sutton, G. P., Rocket Propulsion Elements, 6th ed., John Wiley & Sons Inc., 1992
  2. 최정열, 최환석, "액체 로켓 노즐의 열화학적 성능해석," 한국항공우주학회지, 31권 1호, 2003, pp.85-96
  3. 신재렬, 최정열, 최환석, "화학 평형과 열복사를 고려한 로켓 플룸 유동 해석," 한국추진공학회지, 제9권 제1호, 2005, pp.35-46
  4. 한영민, 김종규, 이광진, 서성현, 임병직, 안규복, 최환석, "30톤급 액체로켓엔진 연소기 연소시험 성능결과," 29회 한국추진공학회 추계학술대회, 2007, pp.139-143
  5. Gordon, S, and McBride, B.J, "Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Composition and Applications," NASA RP-1311, Oct., 1994