• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.249-252
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• 2011

고체로켓추진기관의 추력조절을 위해 핀틀 기술이 사용된다. 아직까지 핀틀 유동에 대해 근본적인 물리적 이해를 돕는 연구가 공개되지 않아, 이 연구에서 다양한 형상의 needle형 핀틀에 따른 유동구조에 대한 수치적 연구를 진행하였다. 2차원 축대칭, 압축성을 고려하여, 상용 열유체 해석 프로그램인 FLUENT 6.2를 사용하여 해석을 수행하였다. 난류 모델을 검증하기 위해 기 수행된 실험 결과와 비교하였다. 핀틀 각도(tip angle)가 작아질수록 노즐에서 유동 박리점이 하류로 이동하며, 핀틀에서 발생하는 끝단 충격파가 약해진다. 핀틀 반경(tip radius)이 작아질수록 핀틀에서 발생하는 끝단 충격파가 하류로 이동하며, 크기는 약해진다. 핀틀 형상(contour)은 유동 박리 지점에 직접적인 영향을 미친다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권6호
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• pp.1-9
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• 2020

케로신/액체산소를 추진제로 하는 직사각형 2열 오리피스를 갖는 1.5톤급 액체-액체 핀틀 분사기를 설계 및 제작하여 액체로켓엔진의 실운용 조건인 초임계 상태에서 핀틀 분사기의 연소성능 및 연소 안정성 검증 연소시험을 수행하였다. 연소시험결과 연소실 내부의 고혼합비 재순환 영역에서 생성되는 고온의 연소가스에 핀틀 팁이 손상되었다. 핀틀 팁으로 전달되는 열유속 또는 하중에 대한 냉각 성능을 증가시키기 위해 핀틀 분사기 내부에 인서트 노즐을 설치하였다. 연소시험 결과 인서트 노즐의 설치, AR 및 BF가 핀틀 팁 냉각 성능에 큰 영향을 주는 인자로 확인되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권8호
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• pp.744-749
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• 2011

본 논문에서는 핀틀 로켓의 초기 최적 노즐 팽창비를 결정하는 방법에 대해서 제시하였다. 초기 최적 노즐 팽창비는 최대/최소 압력의 추력 계수로부터 계산되는 질량 가중 추력 계수를 최대화시켜 결정하였으며 이는 주어진 임무를 수행함에 있어 소요되는 추진제무게가 최소화되는 조건과 일치한다. 초기 최적 노즐 팽창비 결정에 영향을 주는 인자는 최대 압력, 추력조절비 그리고 총추력비이며 이중에서 총추력비가 가장 큰 영향을 준다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.213-217
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• 2011

고체 로켓 모터의 추력 제어를 위한 핀틀 노즐에 대한 비정상 수치해석을 수행하였다. 비정상 수치해석 기법을 이용하여 핀틀의 위치 변화를 고려하였으며, 다양한 핀틀 형상의 동적 특성에 대한 연구를 수행하였다. 시간에 따른 핀틀의 위치 변화를 고려하기 위해 이동격자기법을 적용하였다. 다양한 형상의 핀틀에 대하여 핀틀의 이동에 따른 노즐 목의 위치 및 크기를 예측하였고, 수치해석 결과와 비교하였다. 그리고 엔진성능의 동특성을 관찰하기 위하여 비정상 수치해석을 통해 연소실 압력, 추력 등을 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권9호
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• pp.658-664
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• 2019

핀틀 인젝터를 사용하는 액체로켓개발에 있어서 분무특성인 분무각도, 액적크기, 액적의 분포정도는 중요한 요소이다. 세 종류의 다중 홀형 핀틀 팁과 연속형 핀틀 팁을 설계하여 분무실험을 수행하였다. 다중 홀형 인젝터에서 홀 개수에 따른 액적크기는 크게 차이가 없었으며, 홀 개수가 많을수록 액적이 균일하게 분포하였다. 연속형 핀틀은 다중 홀형 핀틀보다 액적의 미립화가 잘 이루어 지고 공간내로 더 고르게 분산되는 것을 확인하였다. 핀틀의 액체분사면적조절을 통한 추력제어는 다중 홀형보다는 면 접촉 닫힘(face-shutoff)이 용이한 연속형 핀틀이 적합하다. 각 핀틀 팁의 TMR에 따른 분무각을 측정하여 특정한 경향성과 그에 해당하는 경험식을 도출하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.237-243
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• 2010

본 논문에서는 수치해석과 공압실험으로 핀틀 로켓에 적용된 핀틀 형상이 추력과 항력에 미치는 영향을 분석 하여 제시하였다. 핀틀 움직임으로 노즐목 면적이 감소할 때 연소실 압력은 부드럽게 증가한다. 그리고 핀틀 몸체의 압력에 의한 추력은 연소실 압력에 비례하여 증가하였으며 노즐 벽면 압력에 의한 추력 보다 큰 값을 가졌다. 그리고 노즐 내부의 충격파가 핀틀 형상과 압력비에 따라 변하기 때문에 노즐 벽면 압력에 의한 추력은 연소실 압력에 무관하였다. 핀틀에 의한 항력은 연소실 압력과 무관하게 완전히 선형적인 핀틀 형상에 서 최소 크기를 가졌다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권3호
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• pp.43-53
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• 2022

본 연구에서는 스플릿라인 TVC를 적용한 핀틀 추력조절 노즐에 대한 유동해석을 수행하고 추력성능을 예측하였다. 해석 결과로 도출된 추력계수를 시험결과와 비교하여 수치해석 결과를 검증하였으며, 동일한 수치해석 기법을 적용하여 주요 성능 변수인 운용고도, 핀틀 스트로크 위치, TVC 각도에 따른 1/10 크기의 노즐의 유동특성을 확인하였다. TVC 각도가 증가할수록 추력손실이 발생하였고, 핀틀 스트로크 위치에 따라 AF의 경향성이 달랐다. 해석결과를 기반으로 반응표면법을 적용하여 추력계수에 대한 관계식을 도출하였고, 해석 결과와 평균 1.2% 수준의 근소한 차이를 가지는 추력성능 모델을 생성하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.36-43
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• 2017

본 연구에서는 케로신과 액체산소를 추진제로 사용하는 핀틀 인젝터의 설계/제작이 이루어졌으며, 연소실 특성길이와 운동량비에 따른 특성속도효율을 통해 연소성능을 확인하였다. 연소시험 결과, 핀틀 인젝터의 추진제 분무 특성으로 인한 재순환영역에 의해, 추진제 조합에 따른 특성길이 추천치보다 짧은 영역에서도 최적의 연소성능을 발휘하는 것을 확인하였다. 또한 운동량비가 연소성능에 지대한 영향을 미치나, 추천범위 1.0~1.5 내에서 특성속도효율이 일정하게 나타남을 확인하였다.

• 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.

• 한국분무공학회지
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• 제20권2호
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• pp.114-120
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• 2015

Effects of injection conditions on a pintle injector which is proper to recent liquid rocket engines requiring low cost, low weight, high efficiency and reusability were studied. The pintle injector with a typical moving pintle was used for atmospheric experiment using water and air. Injection pressures of water were considered 0.5 and 1.0 bar, 0.1 to 1.0 bar for injection pressures of air and 0.2 to 1.0 mm for pintle opening distance. Sauter mean diameters (SMD) of spray was measured at 50 mm distance from a pintle tip and SMD was treated as a representative parameter in this study. As a result, because of shape characteristics of the pintle injector, there was a transient region between the pintle opening distances of 0.6 and 0.7 mm and this region affected to mass flow rates and SMDs. Also, Reynolds numbers for gas, Weber numbers and momentum ratios were adopted as major non-dimensional paramters and the momentum ratio has strong correlation with SMD.