Evaluation on the Characteristics of Liquefied Natural Gas as a Fuel of Liquid Rocket Engine

As a rocket propellent of hydrocarbon fuels, the characteristics of liquefied natural gas was evaluated with the viewpoint of the constituents and content, the cooling performance as a coolant, and characteristic velocity and specific impulse as parameters of the engine performance. Content of methane was a principal factor to determine the characteristics as a rocket propellant and more than 90% of it was needed as a fuel and coolant in the regenerative cooled liquid rocket engine. Some constituents of the liquefied natural gas can be frozen by the pre-cooling of the pipe lines, therefore they can be a factor disturbing the normal working of engine. In case the content of methane is around 90% in the liquefied natural gas, a normalized stoichiometric O/F mixture ratio of 0.75 is suggested for a nominal operation condition to get the maximum specific impulse and characteristic velocity.

액체로켓엔진 연료로서 액화천연가스 특성 평가

탄화수소 계열의 액체로켓엔진용 연료로서의 액화천연가스의 특성을 성분 및 함량 분석, 냉각제로서의 특성과 엔진 성능 인자로서 특성속도와 비추력 관점에서 평가하였다. 액화천연가스내의 메탄의 함량이 연료로서의 특성을 결정짓는 주요한 인자이었으며, 재생냉각형 액체로켓엔진의 연료로 사용되기 위해서는 최소 90% 이상의 메탄 함량이 요구되는 것으로 판단된다. 한편, 예비 냉각에 의한 액화천연가스의 일부 성분의 응결이 예상되어 정상적인 엔진 작동을 방해하는 요소가 될 수 있다. 약 90%의 메탄 체적 함량을 가지는 액화천연가스의 액체로켓엔진의 작동 조건은 화학 당량비적 혼합비로 표준화한 추진제 혼합비로 0.75가 최적이었다.