• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.221-224
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• 2010

Recently, due to the enormous cost for sending a satellite into an orbit, small and more reliable satellites have been more demanded. An introduction of new binders(HTPB, GAP) and new oxidizers made great improvements of the large thrust modulation. In order to make cost reduction, one prefers to the low melting temperature thermoplastic propellant reforming the manufacturing process dramatically. Solid propellant rockets have been had a problem of the injection accuracy into orbit, but PBS(Post Boost Stage) using a liquid mono-propellant improves the injection accuracy. This paper also gives the direction of the advanced nozzle materials and the motor case.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.4 no.3
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• pp.74-82
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• 2000

The concept and characteristics of the propulsion systems for the next generation flight vehicles are described in this paper, where Hey are grouped into air breathing engine, rocket engine and combined cycle engine according to the feeding system of oxidizer. Air breathing engine has its good reusability and superior performance at low altitude, but its usage is limited at high altitude due to the decreased air density. Rocket engine can be used over the wide range of altitude, but it has disadvantages in low specific impulse and high cost. The several types of combined cycle engine, which are being developed by the leading countries in the aerospace, are highlighted as a remarkable candidate for the next generation propulsion system.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.33 no.9
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• pp.41-47
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• 2005

Conceptual design process is defined for the air-launching rocket by including analysis modules like mission analysis, staging, propulsion analysis, configuration, weight analysis, aerodynamics analysis and trajectory analysis. As a result of the conceptual design, the supersonic(M=1.5) air-launching rocket with hybrid engine for first stage propulsion system is designed. For the best system alternative selection, trade study for the 1st stage engine type and launching speeds using sequential optimization and confirming feasibility of baseline air-launching rocket has been performed. As a result of trade study, all alternatives are competitive in total weight and show only small difference in total weight per unit payload weight. Therefore, it is confirmed that the baseline air-launching rocket which has advantage in system safety especially in supersonic launching is feasible.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.1061-1067
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• 2017

Since the 1960s hydrazine is used as a propellant to power rocket, satellites or deep space missions. Due to hydrazine's high toxicity and operating cost, the request for Green Propellant as energetic ionic liquids(HAN, ADN), nitrous oxide blends is growing. Nitrous Oxide Fuel Blend(NOFB) having advantage of a bipropellant performance as well as the advantage of a mono-propellant in respect to the simple propellant tank and feed system. It is worth replacing traditional hydrazine based propellant system if handled and designed properly.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.4-4
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• 1998

고체 추진제의 비정상적인 연소 현상을 해석하여 연소 불안정을 예측하는 것은 추진시스템의 설계 시 매우 중요하다. 로켓의 비정상 연소 현상을 해석하기 위하여 많은 이론적 연구가 진행되어 왔다. 이론적인 해는 주로 선형 해석의 결과들로 정상 상태에서 발생하는 불안정 현상을 예측하는 데에는 적합하지만 비정상 현상을 설명하기에는 부족하다. 따라서 수치 기법을 이용한 비선형 해석이 수행되어 졌다. 기존의 비정상 연소에 관한 연구들은 일정한 물성치를 사용하고 추진제 내에서의 화학 반응과 복사 열전달 등을 무시하여 추진제의 특성을 단순화 시켜 비정상 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 비정상 연소 현상에 대한 비선형 수치 해석을 하려한다. 실험에서 밝혀진 것과 같이 추진제의 물성치를 온도의 함수로 사용하고 응축영역으로의 복사 열전달을 고려하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2006.05a
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• pp.53-56
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• 2006

This paper describes performance design of a solid rocket motor on which thrust cut-off system is installed, and evaluates performance of a rocket motor according to a size of TCO ports. TCO system installed on motors was made to carry out firing tests, and the trend of thrust due to various sizes of TCO port was analyzed to find the existence of the port size for maximum reversal thrust. Conservation equations were used to design performance of motors and to analyze test results. This technique for performance design will be usefully applied to the design of similar TCO systems.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• v.y2005m4
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• pp.123-127
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• 2005

LRE(liquid rocket engine) performance design code with several modules for each engine component has been developed for a preliminary design purpose. Thrust chamber, non-cryogenic centrifugal pump, single stage axial impulse turbine, gas generator and exhaust pipe for extra thrust have been considered. For simplicity, pump exit pressures are fixed, which eliminates pressure balancing problem between thrust chamber and turbopump unit. In this paper, calculated performance parameters with system flow charts and the design methodologies for each component are briefly presented and the results are compared with tile real engine specification.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.196-200
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• 2006

This paper describes the current development status of the major subsystems, turbopump and gas generator, for a turbopump-fed liquid oxygen-kerosene rocket engine system. As a secondary stage of the liquid rocket engine development test, turbopump-gas generator powerpack tests are planned. The schematics of the test hardware and the test facility for the TP+GG coupled test are presented. The results of a preliminary analysis for operating regimes of the TP+GG coupled test are also presented.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.24 no.6
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• pp.143-154
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• 2020

The mathematical modeling applying experimental coefficients to a conventional model was validated through the hydraulic test for the components and the full system of a small-sized liquid rocket engine's propellant supply system. According to the simulations, pressures difference for the fluid resistance components and the pump were mainly predicted. In order to improve the modeling accuracy, the loss coefficients obtained by the empirical method were applied to the modeling. Based on the governing equation of the flow or the well known empirical equation, the method of deriving the empirical coefficients was summarized and the coefficients were presented for the commercial products used in this study. The prediction results by modeling were in good agreement with the experimental data. Through the comparison with the experimental data, the factors affecting the accuracy of the simulation were analyzed and improving methods of the accuracy was proposed.