• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.76-80
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• 2012

Uni-element preburners using a oxidizer-rich triplex injector have been designed and tested. During combustion tests 1L mode high-frequency instability of 1100 Hz and low-frequency instability of 100 Hz were observed. High-frequency instability has been suppressed by reducing chamber diameter and applying turbulent rings in combustion chamber. Recently, research to reduce low-frequency instability is in progress.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.1-1
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• 1998

로켓엔진 추력발생용으로 광범위하게 사용되는 액체추진제는 고성능, 대용량의 액체추진제 로켓엔진에서는 필연적으로 고주파 연소불안정의 문제를 수반하며, 이 연소불안정의 정도는 연소성능과 더불어 엔진개발의 성패를 좌우하는 중요한 여건이 된다. 따라서 안정한 로켓의 비행을 보장하기 위해서는 연소불안정의 문제가 선결되어야 한다. 연소불안정의 기본 메커니즘은 연소기에서 발생하는 압력섭동에 반응하여 불안정한 음향에너지를 되먹임하는 연소과정으로 설명된다. 연소불안정 현상이 발견된 이후 실험 및 이론적 접근에 의해 이와 같은 연소불안정 메커니즘 및 예측에 대한 체계적인 연구가 이루어져 왔으며, 현재까지의 다양한 고주파 연소불안정 예측방법 중에서 음향 및 기화 응답함수를 이용하는 방법은 직관적 고찰에 의존하는 단순한 연소모델을 적용하며 주로 음향적 섭동에 의한 연소의 반응을 연소안정성 평가의 파라메터로 사용한다. 이와 같은 음향적인 예측방법은 연소불안정 현상을 이론적으로 전개하므로 경제적으로 각종 설계변수에 대한 연소불안정의 변화를 구분할 수 있는 장점이 있어 성능 및 호환설계와 병행하여 로켓엔진 연소실의 초기 안정성 설계방법으로 주로 사용된다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.5-5
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• 1999

액체추진 로켓엔진의 개발과정에서 고주파 연소불안정은 엔진의 비행 안정성 및 성능의 보장을 위해 반드시 고려해야 하는 중요한 인자이다. 특히 액체추진 로켓엔진에 사용되는 다양한 추진제 조합 중 LOX/RP-1은 그 성능, 가용성, 경제성 등의 측면에서 우수한 추진제이지만 F-1 엔진의 개발과정에서와 같이 여타 추진제 조합에 비해 고주파 연소불안정 특성이 강하게 나타난다. 액체추진 로켓엔진의 음향불안정 특성 예측을 위해 다양한 방법이 제시되어 왔다. 그 중 n-$\tau$ 2 매개변수 법은 연소불안정 특성 예측에 실험적 고찰을 통한 간단한 연소모델을 포함하는 것으로 신속한 결과를 얻을 수 있다는 장점 때문에 엔진의 예비설계 및 본 설계과정에서 인정성 측면의 분석을 위해 널리 사용되고 있고 기존의 엔진 개발과정을 통해 그 신뢰성이 검증되어 왔다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.28-28
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• 1998

고주파 연소불안정은 거의 모든 로켓엔진의 개발 프로그램에서 보고되고 있으며, 이 문제의 해결을 위한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 고주파 연소불안정은 로켓엔진 연소실 내에서의 연소와 유동변수들이 커플링되어 발생한다. 연소가스의 음향파동은 연소의 외란을 야기하며 외란된 연소는 유동변수들에 맥동에너지를 공급하는 되먹임 과정을 반복하게 된다. 결과적으로 음향파에 의한 외란의 크기, 위상 및 되먹임 과정에서의 파동에너지 감쇠량에 따라 불안정한 파동은 증폭, 유지되거나 소멸된다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.46 no.12
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• pp.1021-1027
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• 2018

Experimental studies have been conducted to verify that the positive coupling between pressure oscillation (p') and combustion oscillation (q') of high frequency range is a prerequisite for the initiation of low frequency instability in hybrid rocket combustion. The post-chamber length and combustion equivalence ratio were selected as critical parameters to control the phase difference between p' and q', and p' amplitude in relation to the suppression of LFI. In the results, even if the post-chamber length increases, the phase difference between p' and q' maintains below pi/2, which is a necessary condition for the LFI development, but the amplification of RI (Rayleigh index) was substantially decreased leading to a stable combustion. In addition, results confirmed that combustion stability is achieved by changing the momentary equivalence ratio and/or by suppressing the positive coupling status of p' and q'. Thus, the periodic amplification of RI was identified as the middle path of the mechanism of occurrence of LFI.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1997.11a
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• pp.6-7
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• 1997

연소불안정은 로켓엔진 연소실 내에서의 연소와 유동특성들이 커플링되어 발생한다. 이와 같은 커플링을 통하여 연소로부터 맥동에너지가 공급되며, 되먹임과정 및 소산에 의한 맥동에너지양의 변화에 따라 맥동은 증폭, 유지되거나 소멸된다. 액체추진제 로켓엔진에서 고주파 연소불안정을 특징짓는 이와 같은 맥동발생 매카니즘의 해석은 용이하지 않으며 적절한 모델링을 필요로 한다. 연소불안정의 해석은 연소실 설계에서 고려되어야 할 안정성 여유를 한정하며, 설계된 사양 및 작동조건에서의 안정성 여부를 확인하는 수단으로 사용된다. 연소불안정 해석방법들은 전통적인 음향 n, $\tau$로 대표되는 frequency-domain 방법을 비롯하여, Fourier time expansion, time-domain 방법 등으로 구분되며, 연소실의 단순 및 적극설계과정에 사용된다[1].

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.54-58
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• 2017

A combustion instability has been one of the most serious problems in the development of combustion devices including rocket engine and gas turbine. In particular, a high-frequency combustion instability generated by resonant coupling between combustion phenomena and acoustic oscillations within thrust chamber causes severe damage to the hardware. Because it is accompanied by high amplitude pressure oscillations and excessive heat flux to the chamber wall. Therefore, combustion instability is one of the difficult problems that must be resolved in developing liquid rocket engine. This paper describes the cases of combustion instability encounted during the development of thrust chamber for KSR-III and KSLV-II.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.68-77
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• 2017

High-frequency combustion instability results from a feedback coupling between the unsteady heat release rate and the acoustic waves formed resonantly in the combustion chamber. It can be modeled as thermoacoustic problems with various degrees of the assumptions and simplifications. This paper presents numerical analysis of self-excited combustion instabilities in a variable-length lean-premixed combustor and designs of passive control devices such as baffle and acoustic resonators in a framework of 3-D FEM Helmholtz solver. Nonlinear behaviors such as steep-fronted shock waves and a finite amplitude limit cycle are also investigated with a compressible flow simulation technique.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.1 no.2
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• pp.74-83
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• 1997

The definition of burning admittance and conventional n-$\tau$ stability rating technique are combined to investigate the high frequency combustion instabilities inside the cylindrical combustion chamber. Perturbed flow variables are written as the sum of fluctuating and time-averaged mean quantities on the assumption that the terms of the order higher than unity are sufficiently small, hence linearized governing equations could be formulated. Chamber admittances up and downstream of the flame front calculated with appropriate boundary conditions result in the burning admittance and corresponding n-$\tau$ neutral stability curve. Configurational and operational design factors are tested to detect the unstable wave-induced LOX-RP1 combustion instabilities. Operational design factors, e.g. pressure or O/F ratio, appear less influential to drive high frequency instability while the location of the flame front and configurational factors enhance or deteriorate the stabilities strongly. Conclusively, LOX-RP1 combustion inside the cylindrical combustion chamber is apt to be unstable against long residence time and shortened chamber length.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.14 no.4
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• pp.406-412
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• 2003

We have developed a radio frequency excited slab waveguide $CO_2$ laser. The dimension of active volume is 2${\times}$40${\times}$400 mm. One concave and one convex mirror are used to make the unstable resonator of the positive branch. The radio frequency is 123 MHz and RF input power is varied from 100 to 900 W. The laser gas is set to a pressure of 10∼60 torr and the mixing ratio is $CO_2$:$N_2$:He=1:1:3. The laser output power of 70.7 W was obtained which corresponds to laser power to RF power conversion efficiency of 9.2%.