• 제목/요약/키워드: 이원추진제

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분해된 과산화수소와 케로신을 이용한 1,200 N 급 이원추진제 로켓 엔진의 연구 (Study on 1,200 N-class bipropellant rocket engine using decomposed $H_2O_2$ and kerosene)

  • 조성권;안성용;김종학;윤호성;권세진
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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    • pp.156-164
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    • 2010
  • 고농도 과산화수소를 이용하는 1,200 N 급 이원추진제 로켓 엔진 개발을 위한 선행 연구의 일환으로 이원추진제 엔진 요소를 설계하고 실험적으로 연구하였다. 공급된 과산화수소의 분해 성능을 비교하기 위해, $MnO_2$와 Pb가 첨가된 $MnO_2$ 촉매들에 대한 실험을 하였다. 실험결과를 바탕으로, 촉매 반응기를 설계하였으며, 97.2%의 분해 효율을 얻었다. 별도의 점화원이 없이 자연점화를 이용하기 위해, 다양한 당량비에 대해 자연점화 실험을 수행하였다. 모든 실험조건에서 자연 점화를 확인하였으며, $C^*$ 효율은 90% 혹은 그 이상을 보였다. 추력측정 결과, 가장 높은 추력은 830 N을 보였으며, 94.1% 이론 비추력을 적용했을 경우, 진공 추력 1,035 N으로 계산되었다.

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액체로켓엔진 단일추진제 가스발생기 설계에 관한 고찰

  • 김명철;윤덕진;김승우
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2000년도 제14회 학술강연논문집
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    • pp.30-30
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    • 2000
  • 액체로켓엔진의 단일추진제 가스발생기는 연료공급 시스템의 터보펌프를 구동시키기 위한 작동가스 생성을 목적으로 사용된다. 고체추진제 가스발생기와 비교할 경우 작동시간이 보다 길고 연소생성물에 의한 터빈 블레이드의 삭마가 없으며 제어가 용이하므로 초기 액체로켓엔진 개발시부터 사용되어 왔다. 80년대 이후 개발된 액체로켓엔진은 이원추진제 가스발생기 또는 연소가스 FEEDBACK 시스템을 채용하고 있지만 단일추진제 가스발생기는 과산화수소수 또는 하이드라진과 같은 별도의 추진제 공급 시스템을 필요로 하는 단점에도 불구하고 상대적으로 낮은 온도의 무연 작동 가스를 발생하므로 가스발생기 자체를 위한 냉각시스템을 제거 또는 최소화 시켜 간단한 구조로 전체 시스템 설계를 가능하게 하므로 중소형 액체로켓엔진에 사용되고 있다.

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정지궤도 인공위성용 이원추진시스템 부품 조사 (A Survey of the Current Components of Bipropellant Propulsion System for Geosynchronous Satellites)

  • 채종원
    • 항공우주산업기술동향
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    • 제6권1호
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    • pp.82-89
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    • 2008
  • 본 논문에서는 정지궤도 인공위성용 이원추진시스템 부품 기술동향 조사 결과를 실었다. 이번 조사의 목적은 통신해양기상위성(COMS)의 화학추진시스템(CPS) 부품의 대체부품 목록을 작성하는 것이며, 따라서 조사기준은 대체부품이 통신해양기상위성 화학추진시스템 부품에 대한 적용 가능성 여부이다. 조사결과를 부품별로 정리하였고 간단한 부품설명과 부품제조회사의 설명도 포함하였다. 본 논문은 시장조사 착수 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단되고 이원추진제 추진시스템 부품의 이해도를 높이는데 사용될 수 있다.

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액체로켓 추진기관에서의 극저온 추진제 탑재량 및 잔류량 예측기법 (Establishment of cryogenic propellant loading mass and estimation of residual propellant mass)

  • 조남경;한상엽;김영목
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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    • pp.191-195
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    • 2005
  • 액체로켓 추진기관의 극저온 추진제는 추진제 탑재 및 지상운용, 발사과정에서의 밀도변화와 탑재시 설정된 공연비와 실제 연소 시 적용된 공연비의 차이를 고려하여 탑재되어야 한다. 연소 및 종단시 탱크에 남아있는 잔류 추진제의 양을 정확히 파악하고 최소화 하는 것은 발사체 전체 성능 및 신뢰성을 향상시키기 위해 매우 중요한 사항이다. 본 논문에서는 극저온 추진제인 액체산소의 탑재량 설정과 잔류추진제를 예측하는 절차와 기법을 제시한다. 충전, 대기, 선 가압, 비행의 전 단계에 걸쳐 액체 산소의 온도 변화에 따른 밀도변화를 예측하여 필요한 탑재량을 예측하였으며, 연소 시 설정 공연비와 실제 공연비에 차이에 대한 계측 방법 및 제어기법을 제시한다. 또한 제시된 절차 및 방법을 1단급 액체추진기관의 경우에 대하여 적용하여 추진제의 탑재량 및 잔류량을 계산하고 적절한 제어방안을 제시한다.

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화학추진시스템의 달탐사위성 적용 가능성 연구 (Feasibility Study of Chemical Propulsion System for Moon Explorer)

  • 한조영;김방엽
    • 한국추진공학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.22-29
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    • 2009
  • 달탐사위성(궤도선) 1호는 2017년 착수 2020년 발사하고, 달탐사위성(착륙선) 2호는 2021년 착수 2025년 발사를 추진하게 되어 있다. 본 연구에서는 달탐사위성에 적용 가능한 추진시스템에 대한 개념적인 타당성 검토 연구를 수행한다. 우선 단일/이원/전기 추진시스템의 활용 관련해 국내외의 사례들을 검토한다. 이후 임무해석을 통한 속도증분을 구하고, 이를 바탕으로 추진제 예산을 산출하여 달탐사위성 추진시스템으로 가능한 화학추진시스템을 고찰한다.

모델연소실 내 압력 변화가 메탄/산소 이원추진제의 연소특성에 미치는 영향 (Effects of Pressure Variation on the Combustion Characteristics of a Gaseous CH4/O2 Bipropellant in a Model Combustor)

  • 최선;김태영;김희경;구자예;권오채
    • 한국추진공학회지
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    • 제21권1호
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    • pp.63-71
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    • 2017
  • 메탄($CH_4$)/산소($O_2$) 액체이원추진제는 친환경성, 무독성, 경제성, 우수한 성능 등의 장점으로 최근 들어 차세대 친환경 이원추진제로서 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 연소실 내 압력 변화에 따른 기체 메탄/산소 비예혼합 동축 화염의 연소안정한계를 측정하고, 화염 및 유동의 가시화를 통해 분사 조건 및 압력 변화에 따른 화염의 구조와 특성을 파악하였다. 연구 결과 연료과농 조건에서 연소실 내 압력이 증가할 경우 연소안정한계가 확장되고 반응 영역이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

달탐사위성 추진시스템 (Propulsion System for Moon Explorer)

  • 한조영;이호형
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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    • pp.155-158
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    • 2008
  • 달탐사위성(궤도선) 1호는 2017년 착수 2020년 발사하고, 달탐사위성(착륙선) 2호는 2021년 착수 2025년 발사를 추진하게 되어 있다. 따라서 성공적인 임무 달성을 위해서는, 달탐사위성 추진시스템에 대한 기초 연구가 매우 중요한 시점이다. 본 연구에서는 달탐사위성에 적용 가능한 추진시스템에 대한 개념적인 타당성 및 비교 연구를 제시한다. 단일/이원/전기 추진시스템의 활용가능성을 외국의 사례와 비교/분석하고, 기술적인 장단점을 검토하여 달탐사위성 추진시스템으로 가능한 후보군을 제시한다.

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추력 400 파운드급 액체 로켓엔진 개발 (Development of the Liquid Rocket Engine of 400Ib Thrust)

  • 채연석;윤웅섭;이수용;김영목;오승협;최장섭;우유철;김영수
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 1995년도 제5회 학술강연회논문집
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    • pp.49-55
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    • 1995
  • 이원 액체추진제를 사용하는 인공위성용 로켓 추진기관의 개발을 위한 핵심부품별 개념 및 상세설계, 성능해석, 성능실험용 시작품의 제작, 수류 성능실험 및 지상 연소시험이 수행되었다. 인공위성 궤도조종용 로켓 추진기관은 1.38MPa의 연소실 압력으로 4초동안 1780N(400$Ib_f$)의 평균추력을 내도록 설계되었으며, 산화제로는 질산, 연료로는 트리 에틸렌 아민(triethylene amine, TEA)과 자이리딘(xylidine)의 혼합물로 구성된 접촉발화형 이원 액체추진제를 사용하고, 추진제를 가압방식에 의해 연소실에 분사하는 방법으로 분사충돌, 미립화, 그리고 기화 후 연소시키게 된다. 효율적인 설계를 위하여 설계전용 소프트웨어를 개발하였으며, 추진기관의 핵심부품별로 유동 시뮬레이션을 수행하고, 해석결과와 수류 실험결과를 바탕으로 설계를 수정, 보완하였다. 지상 연소시험 및 수류 성능실험을 위하여 추진제 공급장치 및 계측 시스템이 설계, 제작되었고, 시스템의 작동 및 자료처리를 위한 소프트웨어를 개발하여 수류 성능실험 및 지상 연소시험에 사용하였으며, 연소시험결과 지상 평균추력 378$Ib_f$를 발생하였다.

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특성길이 변화에 따른 $H_2O_2$/Kerosene 이원추진제 로켓 엔진의 성능평가 (Performance evaluation on characteristic length variation of $H_2O_2$/Kerosene bipropellant rocket engine)

  • 조성권;장동욱;김종학;윤호성;권세진
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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    • pp.55-62
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    • 2010
  • 고농도 과산화수소를 이용하는 1,200 N 급 이원추진제 로켓 엔진 개발을 위한 기존 연구와 더불어, 특성길이의 영향 및 추력 측정을 통한 실질적인 성능을 평가하였다. 특성길이는 0.95, 1.07과 1.20 m, 총 3가지 경우에 대하여 실험을 수행하였으며, 특성길이의 증가에 따라 $C^*$ 효율 및 Isp 효율 모두 증가함을 확인하였다. 설계 당량비에서의 최대 $C^*$ 및 Isp 효율은 각각 98.4%와 93.1%로 측정되었다. 엔진 성능 평가 결과를 바탕으로 분해된 과산화수소를 이용한 엔진에서의 최적 특성길이를 제안하고, 설계 당량비에서의 추력 및 비추력 효율을 이용하여 진공에서의 엔진성능을 예측하여 보았다. 그 결과, 지상 218.4 s, 진공 253.3 s의 비추력과, 진공 추력 1035.3 N의 성능을 예상할 수 있다.

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