• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
• /
• pp.70-71
• /
• 2002

연소실의 세장비(aspect ratio)가 작으면서 추진제의 고 충전을 이용한 단시간 연소 모타는 유도탄의 사출 모타 용으로 사용될 수 있다. 사출 모타는 일반적으로 모타 무게에 대한 제약 조건이 까다롭지 않기 때문에 무게 경량화에 대한 부담은 줄어들지만, 모타의 부피가 커지면 유도탄 발사 장치의 부피가 커지기 때문에 공간적인 측면에서 가능한 작게 하는 것이 시스템 전체의 효율을 증대시킬 수 있다. 또한 사출 모타의 연소 시간이 짧기 때문에(1초 이내) 추진제의 웹 두께가 작으므로 연소실의 주어진 공간에서 추진제를 많이 채우기 위한 방법으로 원통 튜브형 그레인을 여러 개의 다발로 사용하는 방법이 효과적이다. 이러한 관점에서 사출 모타용으로 다발 원통 튜브형 그레인을 설계/제작/연소시험을 하였더니 작은 저주파(약 10Hz)의 연소 불안정 현상이 발생하였다. (그림1). 이러한 주파수 대역은 일반적으로 잘 알려진 연소 불안정 모드 (longitudinal, tangential, and radial mode)와는 다른 아주 특이한 현상이다. 이러한 현상의 주 원인은 연소실 내 압력의 비평형에 의한 현상이라 판단되어 다음과 같은 연구를 수행하였다. 1) 그레인 튜브간의 압력 평형을 원활하게 하기 위하여 그레인에 구멍(홀)을 뚫어서 연소 안정화에 미치는 영향에 대한 연구(그림2), 2) 그레인에 홀을 뚫지 않고 격자와 격자간의 공간을 이용하여 그레인 간에 발생된 저주파의 압력 진동을 산란/소멸 시키는 연소 안정화 연구(그림3).

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1996년도 제6회 학술강연회논문집
• /
• pp.59-73
• /
• 1996

체계적 관점에서 추진기관에 요구되는 설계 제한조건의 합리적 조정에 의한 최적화 달성을 위하여 주 체계(Main System)와의 신속한 자료을 제시/교환가 요구된다. 이를 위하여 비록 많은 가정사항들이 내재해 있더라도 성능과 형상, 그리고 무게에 대한 자료을 제시할 수 있는 추진기관 설계 자동화 도구를 개발한다. 본 연구에서는 일차적으로 추진제 조성과 특성의 상관관계를 추진기관 체계와 그레인 내탄도/구조성능의 설계 관점에서 관계식화하여 제시하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.957-967
• /
• 2017

첨가제와 점화 보조제가 적용된 고체연료 램젯 용 연료 그레인의 연소시험을 수행하여 점화 지연과 연소 효율을 확인하였다. 연료 그레인은 HTPB에 AP 파우더 15 wt.% 보론 입자 5 wt.%가 혼합된 형태로 구성되어 있다. 연료 그레인에 $NC/BKNO_3$와 Composite 추진제로 이루어진 점화보조제를 도포하여 우수한 점화성능을 확보하였다. 에탄올 블렌딩 과산화수소 가스발생기를 통해 램젯 연소실의 공기와 가깝도록 온도, 압력, 산소 조성을 조절한 산화제 가스를 유속 $200kg/m^2s$ 으로 흐르도록 설정하였다. 실험 결과, 점화보조제의 작동을 통해 연료그레인에서 0.5초의 점화 지연시간을 파악하였다. 또한 보론의 연소를 통해 8 bar의 일정한 연소실 압력과 0.86의 높은 연소 효율을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제26권5호
• /
• pp.35-43
• /
• 2022

본 연구에서는 고체추진제를 사용하는 closed bomb test(CBT)의 연소에 대한 정밀 모델링 및 해석을 수행하였다. 기상과 고상을 동시에 해석하기 위해 fluid structure interaction(FSI) 기법을 사용하였으며 기체상과 그레인의 연소해석은 Eulerian 방법을, 그레인의 이동은 Lagrangian 방법을 적용하였다. 고체상의 그레인과 연소가스의 상호 작용은 소스텀을 통해 완전 결합(fully coupled) 되도록 하였다. 그레인의 연소거리와 연소면의 이동을 모사하기 위하여 volume of fluid(VOF) 방법을 사용하였고, 그레인에 작용하는 힘은 그레인 연소면에 작용하는 압력과 중력을 고려하고, VOF의 속도항에 그레인 연소속도와 그레인 이동속도를 고려하였다. 개발한 수치모델을 바탕으로 1개와 3개 그레인에 대한 연소해석을 수행하여 실험결과와 비교 검증하였다. 연소시에 나타나는 압력 섭동에 대한 음향장을 분석하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.21-27
• /
• 2022

본 논문에서는 금속선이 삽입된 열가소성 고체 추진제의 연소특성을 모터의 지상연소시험을 수행하여 분석하였다. 추진제 그레인은 연소면적 증가를 위한 금속선으로 알루미늄과 구리로 적용하여 열가소성 추진제로 제작하였으며, 더 나은 점화를 위하여 Cone형상으로 설계하였다. 이들 금속들은 열확산 계수 성질에 따른 연소속도 향상효과를 확인하기 위하여 사용되었다. 내탄도 분석과 지상연소시험은 각 금속선에 따른 연소속도 효과를 조사하기 위하여 수행되었고, 잘 제작된 추진제 그레인으로 각 금속선들의 열확산 계수의 차이에 따른 추진제의 연소속도 결과들을 얻었다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.12-19
• /
• 2022

금속선이 삽입된 추진제 그레인은 높은 충전율을 유지하면서 연소속도를 증가시키기 위해 사용되어왔다. 금속선이 삽입된 추진제 그레인을 사용하는 추진기관의 성능설계를 위해서는 금속선의 위치, 개수, 배치각도, 금속선에서의 추진제 연소속도 증가비에 따른 burn-back 해석이 요구된다. 본 연구에서는 금속선이 삽입된 추진제 그레인의 설계변경에 대응하여 신속하게 연소면적을 계산할 수 있는 수치적 방법이 개발되었다. 개발된 방법과 CAD 프로그램으로부터 도출된 연소면적 결과를 비교하였으며, 격자의 반경방향 크기가 줄어들수록 오차율이 줄어드는 것을 확인 했다. 금속선의 개수 및 위치변경에 따른 영향성 분석이 수행되었으며, 금속선의 개수가 증가하면 연소초기 및 말기 구간이 짧아지고 정상상태구간이 길어지는 것이 확인되었다. 금속선을 배치할 때, 서로 다른 반경에 금속선을 배치하는 경우에서 동일한 반경에 금속선을 배치하는 경우보다 연소초기 영역에서의 연소면적이 급증하고 연소말기에서 연소면적이 급감하는 것이 확인되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
• /
• pp.398-401
• /
• 2007

Polyethylene-N2O 추진제를 이용한 하이브리드 로켓에서 연료 그레인의 기하학적 변화에 따른 성능 특성을 고찰하였다. 연료 그레인의 포트 수 증가에 따른 성능 비교를 위해 단일 원형, 4포트 원형 포트를 가진 연료 그레인이 사용되었으며, 혼합 챔버의 유무에 따른 성능 비교를 위해 4포트 원형 그레인 중간의 혼합 챔버가 존재하는 형태를 가진 연료 그레인이 사용되었다. 지상 연소 시험 결과, 4포트 혼합 챔버를 가진 경우가 가장 높은 성능을 보임을 확인하였으며, 하이브리드 로켓에서 연료 형상 변화만으로도 모터 성능이 증대될 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.40-47
• /
• 2014

우주발사체 최적 설계에 사용될 내탄도 해석 코드를 위한 그레인 Burn-back 연구를 수행하였다. 그레인 Burn-back은 내탄도 해석에 필수적인 그레인의 연소면적의 계산에 사용된다. 최적 설계에 사용될 내탄도 해석 코드는 설계 변수의 변경 및 반복계산을 통해 요구 성능을 만족할 때 까지 반복 계산을 수행한다. 따라서 내탄도 해석에 적용될 Burn-back 해석기법은 설계 변수의 변경이 용이하며 계산시간이 짧아야 한다. 이에 본 연구에서는 Analytical Method를 이용하여 Burn-back 해석코드를 개발하였으며, 그레인 형상에 대해 기하학적 변수를 선정 및 형상 변화에 대해 정리하였다. 개발된 코드는 Numerical Method로부터 산출된 값과 비교하여 검증을 수행하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제26권6호
• /
• pp.53-61
• /
• 2022

본 연구에서는 CBT(Closed Bomb Test)시험을 통하여 고체추진제의 연소효율을 추정하는 방법을 제시하였다. CBT는 수백 기압에서 작동하므로 실기체의 영향을 고려하기 위해 Noble-Abel 상태방정식을 적용하였다. 또한 밀폐용기 벽면으로 발생하는 열손실을 고려하였다. 그레인의 연소로 인한 그레인의 체적 변화율 계산은 형상 함수(Form Function)를 적용하였으며, 총 8개의 다른 형태 그레인의 연소 효율을 도출하였다. 본 연구에서 제시한 이론모델의 적절성을 실험 결과인 압력-시간 선도와 비교하여 나타내었다. 그레인 형상과 추진제의 충진량에 따른 연소효율을 도출하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.89-92
• /
• 2008

일반적으로 하이브리드 추진에서 산화제 질량유속만의 함수로 표현되는 후퇴율 식은 고체연료 길이에 따른 후퇴율 변화를 나타내지 못한다. 따라서 본 연구에서는 분할 연료 그레인을 적용해 쉽게 할 수 있는 연소 실험을 수행했고, 고체연료 길이에 따른 후퇴율의 변화를 고찰하였다. 연료 그레인 상단부에서 하단부로 갈수록 후퇴율은 감소하다가, 다시 증가하는 경향을 나타남을 확인 하였고, 산화제 질량유속과 그레인 길이의 함수로 표현할 수 있는 후퇴율 식을 도출하였다.