• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1995.05a
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• pp.85-92
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• 1995

HTPB/AP/Al이 기본 조성인 ADP 302 혼합형 추진제를 대상으로 4종의 금속선(Ag, Cu, Al, Ni-Cr)을 삽입하여 금속선 직경(0.1mm~0.8mm)별로 압력에 따른 금속선과 인접한 추진제의 연소 속도($r_w)를 측정하여 금속선 삽입 추진제의 연소 속도 증가비($r_w$/$r_sb$)와 압력 지수( n )의 변화를 고찰한 결과 금속선 종류에 따른 연소 속도 증가비($r_w$/$r_sb$)는 Ag> Cu>Al>Ni-Cr선을 삽입한 추진제의 순으로 나타났고 금속선의 열확 산 계수의 크기순과 일치하였다. Buckingham $\pi$ 이론을 적용한 무차원 해석으로부터 실험식을 구하여, 이 실험식에 의해 계산된 ($r_w)와 실험으로부터 얻어진 ($r_w)를 서로 비교하여 본 결과 잘 부합됨을 알 수 있었다. 또한 금속선 수에 따른 추진제 그레인의 연소 면적을 해석적으로 계산하여,($r_w$/$r_sb$)가 2, 3, 4, 5 배로 증가함에 따른 시간에 따른 연소 면적 증가비의 변화를 금속선 수에 따라서 비교하여 본 결과 정상 상태에서의 그레인의 연소 면적의 증가비($A_b$/$A_0$)는 금속선에 인접한 추진제의 연소 속도 증가비($r_w$/$r_sb$)와 일치했으며, 정상 상태의 연소 면적 증가비는 삽입된 금속선의 수와는 무관하며 정상 상태에 도달하는 시간에만 영향을 주는 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.38 no.4
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• pp.363-368
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• 2010

In the solid rocket propellant combustion, the dynamic phase change from solid to liquid to vapor occurs across the melt layer. During the surface burning, liquid and gas phases are mixed in the intermediate zone between the propellant and the flame to form micro scale bubbles. The known thickness of the melt layer is approximately 1 micron at $10^5$ Pa. In this paper, we present a model of the melt layer structure and the dynamic motion of the melt front derived from the classical phase field theory. The model results show that the melt layer grows and propagates uniformly according to exp(-1/$T_s$) with $T_s$ being the propellant surface temperature.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.19 no.1
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• pp.33-41
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• 2015

The kinetic analysis of energetic materials using Differential Scanning Calorimetry (DSC) is proposed. Friedman Isoconversional method is applied to DSC experiment data and AKTS software is used for analysis. The proposed kinetic scheme has considerable advantage over the standard method based on One-Dimenaionl Time to Explosion (ODTX). Reaction rate and product mass fraction simulation are conducted to validate extracted kinetic scheme. Also a slow cook-off simulation is implemented on $B/KNO_3$ for validating the applicability of the extracted kinetics scheme to a practical thermal experiment.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.05a
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• pp.155-158
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• 2009

This study was investigated to know the thermal decomposition and measure the reaction time and temperature by EIDS cook-off test for the propellant ingredients and 2 kinds of HTPE propellants. The thermal analysis of the propellant ingredients used in this study showed that the thermal stability of these materials decreases in the following order : AP > HTPE > AN > BuNENA. In addition, propellant HTPE 002 containing AN showed that an endothermic process at around $125^{\circ}C$ corresponding to the solid`solid phase change($II{\rightarrow}I$) of AN was followed by the exothermic process due to decomposition of BuNENA/AN until $200^{\circ}C$. HTPE 001 and HTPE 001 reacted at around $250^{\circ}C$ and $152^{\circ}C$ each other, and the temperature of them sharply increased at $115^{\circ}C$ from EIDS slow cook-off tests.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.20 no.2
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• pp.46-55
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• 2016

The kinetic analysis of a heavily aluminized cyclotrimethylene-trinitramine(RDX) is conducted using differential scanning calorimetry(DSC), and the Friedman isoconversional method is applied to the DSC experimental data. The pre-exponential factor and activation energy are extracted as a function of the product mass fraction. The extracted kinetic scheme does not assume multiple chemical steps to describe the complex response of energetic materials; instead, a set of multiple Arrhenius factors is constructed based on the local progress of the exothermic reaction. The resulting reaction kinetic scheme is applied to two thermal decomposition tests for validating the reactive flow response of a heavily aluminized RDX. The results support applicability of the present model to practical thermal explosion systems.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.4
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• pp.92-97
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• 2019

A study was conducted to improve the adhesion of propellant, liner,and insulation. Insulation was shown to be more advantageous in improving the adhesion when a barrier coat was applied compared to a bare insulation layer. It was confirmed that the adhesion strength between the insulation and the propellant improves as the thickness of the liner coating increases. The liner was cured for 24 h. If the liner is cured for a long time, it will adversely affect adhesion. Adhesion is also improved when a bonding agent is applied. As the bonding agent content increases, the adhesion improves. There is a change in the adhesive strength depending on the type of bonding agent used. HX-868 shows slightly more improved adhesion than HX-752.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.24 no.4
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• pp.73-78
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• 2020

The main reasons that ignite the propellant in the process of producing solid rocket motor are worker mistakes, wrong working process, mechanical defects, impact, friction, electrostatic and short circuits. In the past decades, many accidents have occurred in the process of producing solid rocket motor, accidents investigation have confirmed that the sensitivity of electrostatic is very high under specific condition. In this paper, we analyzed overseas accident cases and measured the sensitivity of electrostatic in the situation of confinement and pressure load by considering the manufacturing process. As a result of the test, the sensitivity of propellant was increased in the situation of confinement and pressure load and the propellant reacted more sensitively to electrostatic in the situation of confinement than pressure load.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.6
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• pp.525-538
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• 2014

Safety of reactive systems is one of the most important research areas in the field of weapon development. A NoGo response or at least a low-order explosion should be ensured to prevent unexpected accidents when the reactive system is impacted by high-velocity projectile. We investigated the shock-induced detonation of cased reactive systems subject to a normal projectile impact to the cylindrical surface based on two-dimensional hydrodynamic simulations using the I&G chemical rate law. Two types of energetic materials, namely LX-17 and AP-based solid propellant, were considered to compare the dynamic responses of the reactive system when subjected to the threshold impact velocity. It was found that shock-to-detonation transition phenomena occurred in the cased LX-17, whereas no full reaction occurred in the propellant.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.14 no.6
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• pp.31-37
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• 2010

This study was carried out to investigate the thermal decomposition and execute EIDS slow cook-off test for the propellant ingredients and 2 kinds of HTPE propellants. The thermal analysis of the propellant ingredients used in this study showed that the thermal stability of these materials decreases in the following order : AP > HTPE > AN > BuNENA. In addition, propellant HTPE 002 containing AN showed that an endothermic process at around $125^{\circ}C$ corresponding to the solid phase change(II$\rightarrow$I) of AN was followed by the exothermic process of BuNENA/AN mixture up to $200^{\circ}C$. In EIDS slow cook-off tests, HTPE 001 and HTPE 002 reacted at around $250^{\circ}C$ and $152^{\circ}C$ respectively, and both of them showed sudden temperature increase curves at $115^{\circ}C$. The critical temperatures, $T_c$, of thermal explosion for the propellants HTPE 001 and HTPE 002, were obtained from both the non-isothermal curves at various heating rates and Semenov's thermal explosion theory. Kissinger's method that was used to calculate $T_c$ was also employed to obtain the activation energies for thermal decompositions.

• 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.