Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers (한국추진공학회지)

The Korean Society of Propulsion Engineers (한국추진공학회)
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Estimation Methods for Turbine Nozzle Throat Area Reduction of A LOx/Kerosene Gas Generator Cycle Liquid Propellant Rocket Engine

액체산소/케로신 가스발생기 사이클 액체로켓엔진 터빈 노즐목 면적 변화 추정 방법

  • Nam, Chang-Ho (Rocket Engine Team, Korea Aerospace Research Institute) ;
  • Moon, Yoonwan (Rocket Engine Team, Korea Aerospace Research Institute) ;
  • Park, Soon Young (Rocket Engine Team, Korea Aerospace Research Institute) ;
  • Kim, Jinhan (Rocket Engine Development Office, Korea Aerospace Research Institute)
  • Received : 2019.06.07
  • Accepted : 2019.09.13
  • Published : 2019.10.01
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Abstract

Carbon deposition on the turbine nozzle throat of a LOx/kerosene gas generator cycle(open cycle) engine causes performance reduction of the engine. Estimation methods for a turbine nozzle throat area are proposed. The discharge coefficient of the turbine nozzle was estimated with the turbine gas properties such as gas constant, specific heat ratio, and temperatures. The pressure ratio and temperature ratio of the turbine nozzle throat, was utilized to estimate the discharge coefficient also. Estimated discharge coefficient of turbine nozzle throat of KSLV-II 1st stage engine shows the carbon deposition effects on the turbine nozzle throat of a LOx/kerosene open cycle engine.

액체산소/케로신 가스발생기 사이클 엔진의 터빈 노즐목 수트(soot) 침착 특성을 파악하기 위한 변수를 정의하고 한국형발사체 1단 엔진 시험결과에 적용하였다. 터빈 가스의 물성치를 이용한 노즐목의 분출 계수 정의를 하는 방법이 있고 터빈 노즐목 전단과 터빈 배기 노즐목 전단의 압력비와 온도비를 이용하여 분출계수를 정의할 수 있다. 한국형발사체 1단 엔진 시험 결과를 분석한 결과 터빈 노즐목의 분출계수(discharge coefficient)는 시간에 따라 감소하며 동일 엔진에 대한 누적 연소시간에 대해서도 감소하는 경향을 보인다. 누적 시험 초기에는 터빈 노즐목 감소가 그 다음 시험과 연계되지만 일정 시간 이후에는 일정 범위에서 등락을 거듭하는 듯한 특성을 보인다.

Keywords

References

  1. Haeseler, D.D.I, Mading, C.U., Gotz, A., Roubinski, V., Khrissanfov, S., and Berejnoy, V., "Recent Developments for Future Launch Vehicle LOX/HC Rocket Engines", 6th International Symposium Propulsion for space Transportation of the XXIst Century, AAAF-02-100, Versailles, France, 2002.
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