• 한국항공우주학회지
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• 제48권9호
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• pp.703-709
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• 2020

핀틀 인젝터는 LMDE의 인젝터로 채용되어 아폴로 계획의 성공적인 수행에 일조하였으며, 최근 SpaceX 사의 Merlin 엔진으로 다시 조명받고 있는 인젝터의 형태이다. 본 연구에서는 액체산소/기체메탄을 이용하는 500N 급 Lab-Scale 핀틀 인젝터 추력기를 제작하여 연소실험을 수행하였다. 그러나 초기 연소실험은 핀틀 팁의 용융과 낮은 연소효율이라는 문제를 노출하였다. 따라서 이를 해결하기 위하여 전산수치해석을 통한 시뮬레이션을 통해 유동 가이드가 추가된 핀틀 팁의 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 설계를 채택하였으며, 연소실험을 통해 유동 가이드의 효용성을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.19-28
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• 2014

핀틀 노즐 기술을 적용한 고체 추진기관의 지상 연소시험을 수행하여 내탄도 성능 해석과 비교하였다. Baffle이 없는 핀틀-노즐 추진기관 시험 결과 초기 압력은 내탄도 성능 해석 결과와 유사하였으나 점진적으로 압력이 증가하는 현상이 나타났다. 또한, 핀틀 주변으로 공급되는 유동을 균일하게 형성하기 위하여 baffle을 추가하여 시험을 수행하였다. 시험 결과 예측되는 압력보다 40% 높은 압력이 측정되었으며 CFD 유동해석을 통하여 baffle에 의한 전압력 손실이 발생하며 10%의 전압력 손실을 고려하여 예측된 연소실 압력이 측정 압력과 유사함을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권5호
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• pp.17-25
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• 2022

액체로켓엔진의 중요한 특성인 연소 안정성, 연소효율 및 넓은 범위의 추력 조절 등에서 장점이 많은 핀틀 분사기를 설계 및 제작하여 초임계 조건에서 연소시험을 수행하였다. 핀틀 분사기는 추력 제어 및 제작성을 고려하여 직사각형의 1열 형상의 오리피스를 갖는 핀틀 분사기로 제작하였다. 핀틀 분사기의 연소성능 및 상용 분사기로써의 가능성을 검증하기 위해 TMR(Total Momentum Ratio)과 BF(Blockage Factor)를 변화하여 연소 특성을 분석하였다. 연소시험 결과 열유속은 TMR 증가에 따라 증가하는 경향이 나타났으며, 특성속도 효율은 TMR보다 BF에 영향을 받는 것으로 확인되었다. 따라서 TMR 변화에 둔감한 효율 특성을 갖는 1열 핀틀 분사기는 낮은 연료 차압 조건에서 높은 효율을 달성할 수 있다면, 가변 핀틀 분사기 설계 유연성이 높아질 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권4호
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• pp.392-398
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• 2009

노즐의 팽창 조건에 따라 적용할 수 있는 이론적인 추력을 구하고 구해진 추력식을 이용하여 고체 추진기관의 추력을 조절하는 핀틀 추진기관의 설계변수, 즉 압력지수, 최소 작동압력, 대기압, 소화압력이 추력 조절 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과 압력지수가 클수록, 최소 작동압력이 낮을수록, 대기압이 높을수록, 그리고 소화압력이 높을수록 핀틀로 노즐목 면적 크기를 조금만 조절하여도 낮은 연소관 압력 조절 범위에서 충분히 원하는 추력비를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권8호
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• pp.722-730
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• 2015

궤도천이용 추력기 시스템에 활용되는 다축 핀틀 추력기 시스템의 구동장치 개수 감소에 대한 필요성으로부터 구동장치 연동 메커니즘을 고안하였다. 본 연구에서는 궤도천이용 추력기 시스템의 주요 임무인 압력제어와 추력분배가 가능한 시스템 설계를 위해 구동장치 개수 감소 가능성 확인 모델을 설계하였다. 가능성 확인 모델을 근거로 피스톤을 적용한 연동 메커니즘을 고안하였고, 수치적 근거와 더불어 AMESim을 활용한 시뮬레이션을 통해 3개의 구동장치로 4개의 핀틀 추력기가 구동 가능하다는 결과를 얻었다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.19-27
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• 2018

본 논문에서는 E-D 노즐 공압 실험 연구의 선행 연구로써, 노즐 압력비에 따라 변화하는 E-D 노즐특성 파악을 위한 해석적 연구가 수행되었다. 설계 변수 중, 핀틀 변곡 각도를 하나의 변수로 하여 서로 다른 세 가지 수치해석 모델을 설계하였다. 노즐 압력비가 낮을 때는 E-D 노즐 내부로 외부 대기가 유입되어 개방 유동장이 형성되었다. 노즐 압력비가 높아짐에 따라 노즐 내부에 재순환 영역이 고립되는 폐쇄 유동장으로 유동 천이가 발생함을 확인하였다. 또한, 전체 노즐 압력비 구간에서 핀틀 변곡 각도가 높은 해석 모델에서 가장 높은 추력 계수가 도출되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권3호
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• pp.20-28
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• 2015

본 논문에서는 다축의 핀틀 노즐을 장착한 고체 추진기관의 성능 변수를 이론적으로 분석하고 동적 모델링하였다. 이렇게 수립된 모델을 이용하여 시스템 동적 특성의 지배 변수를 파악하기 위하여 동적 분석을 수행하였다. 해당 시스템에 대한 모델을 수립하기 위해서는 기존의 연소 시스템에 대한 이론적인 모델과 함께 핀틀이 구동함에 따라 발생하는 동역학적 특성을 분석하여 모델에 포함시켜야 한다. 다축의 핀틀 노즐을 장착한 추진기관은 정상상태의 성능은 물론 정밀한 추력의 제어를 위해 응답시간과 같은 과도상태의 동적 특성 역시 중요한 설계 조건이 된다. 따라서 수립한 모델을 기반으로 개루프 시스템의 응답시간 특성을 분석하고, 압력 제어를 통해 응답시간에 대한 요구 조건을 만족할 수 있도록 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.22-31
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• 2018

본 연구에서는 연소실 경계조건 변화에 따른 핀틀 노즐의 동특성을 파악하기 위해 수치해석을 수행하였다. 핀틀의 움직임을 모사하기 위해 노즐과 핀틀의 영역을 분리하여 격자를 생성하고 중첩격자기법을 사용하였다. 연소실의 경계조건은 일정질량유량과 추진제 연소속도 조건을 적용하여 결과를 비교하였다. 일정질량유량조건은 입구에 유입되는 질량유량을 정량적으로 변화시켜 연소실의 압력과 추력 특성을 파악하였다. 추진제 연소속도 조건은 연소실 압력에 의한 연소속도 식을 고려하였다. 추진제 연소속도 조건은 일정질량유량조건과는 다른 비선형적 유량변화를 나타내며, 작은 유량으로도 큰 연소실 압력변화를 가져온다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권6호
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• pp.78-84
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• 2020

본 논문에서는 Part I에 소개된 요소모델들을 통합하여 핀틀 추력기 성능 특성을 분석하였다. 성능해석 모델 검증을 위하여 케로신/과산화수소 액체 핀틀 추력기의 실험결과와 비교 분석하였다. 검증한 결과를 바탕으로 핀틀 추력기 내부의 비정상 열유동장의 물리적 특성을 분석하였으며 필름효과를 확인하였다. 또한 추력기의 형상인자와 작동인자가 성능특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 OAT 방법과 scatter plot 방법을 이용해 민감도 분석을 수행하였다. 액적직경, 필름유량, O/F비, 노즐목 직경의 4가지 인자를 이용해 특성속도, 연소실 압력, 비추력의 변화에 대한 영향을 관찰하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권3호
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• pp.14-25
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• 2021

개도에 따른 핀틀 분사기의 분무특성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 분사조건에 따른 핀틀 분사기의 유량계수를 확인하였으며, 분무 이미지 촬영을 통해 분무각을 측정하였다. 유량계수 측정 결과 바깥쪽 분사기는 실험조건에 걸쳐 유량계수 변화가 크지 않았지만 안쪽 분사기는 유량에 따른 유량계수 변화가 큰 것을 확인하였다. 분무각 측정결과 분무가 완전 발달되는 조건에서는 분무각의 변화가 크지 않았으나 낮은 유량에서 분무가 완전 발달되지 않는 경우가 있었다. 이를 통해 핀틀 분사기의 추력조절 가능성을 확인하였다.