• 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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• 제43권7호
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• pp.619-625
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• 2015

스월 인젝터는 액체로켓 엔진에서의 연료 분사 장치로 널리 사용되고 있으며, 이에 따른 연구 또한 활발하게 진행되고 있다. 특히 연소 불안정 문제를 해결하는 것은 모든 종류의 액체로켓 엔진에서 필수적이다. 본 연구에서는 연소불안정을 해결하기 위한 기초 연구로 오픈형 스월 인젝터에 대한 수류실험을 수행하였다. 인젝터로 유입되는 작동유체에 압력 섭동을 발생시키고, 그에 따른 응답특성을 실험적으로 파악하였다. 또한, 인젝터 스월 챔버의 길이와 지름을 변화시킴으로써 인젝터 구조의 변화에 따른 응답 특성의 변화를 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권1호
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• pp.88-94
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• 2002

고압의 불활성 기체를 이용하여 엔진에 추진제를 공급하는 액체로켓의 경우, 추진제 탱크의 압력은 정상연소상태의 연소압을 기준으로 하여 설계한다. 그러나 연소초기의 연소실 압력은 대기압 상태이므로 과도한 유량이 공급되어 이로 인해 hard-start가 발생하며, 최악의 경우 엔진의 파손을 가져온다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하고 안정된 연소를 위하여 개선된 추진제 공급시스템을 제안하며, 이는 실제 연소실험을 통해 그 성능을 규명 하였다. 이 공습시스템은 연소 초기 및 연소 중의 일정한 유량공급을 위해 Cavitating Venturi를 사용하는 시스템이다. Cavitating Venturi는 오직 공급압력에 의해서만 유량이 결정되며, 출구압력에 영향을 받지 않으므로 연소 초기는 물론이고, 연소 중 이상 연소에 의해 연소압이 떨어져도 설계치 이상의 유량이 공급되지 않는다. 본 실험을 통해서 Cavitating Venturi의 설계 영역에서의 유량에 대한 안정성이 입증되었기 때문에, Cavitating Venturi는 액체로켓 이외의 압력강하량 변화가 큰 시스템에서 매우 효과적일 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.128-134
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• 2007

본 논문은 고압 축소형 액체로켓엔진 연소기의 연소 성능과 특성에 관한 것이다. 4개의 고압 축소형 연소기 모델에 대하여 연소시험을 수행하였다. 고압 축소형 연소기는 크게 분사기 헤드부, 재생냉각 방식의 연소실부, 그리고 강제 물냉각 노즐부로 구성되어 있고, 1개의 모델은 연소실을 냉각한 연료가 헤드부로 유입되는 재생냉각 방식의 연소기이다. 연소압력은 70 bar이며 재생냉각 방식의 연소기 모델은 연소시험 중 고주파 연소불안정이 발생하여 하드웨어가 손상되었다. 각각의 고압 축소형 연소기의 연소시험 결과, 성능 비교 및 정압, 동압 특성에 대해 기술하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.269-273
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• 2005

실용형이라 할 수 있는 30 tonf급의 연소기가 설계/제작되어 연소 시험을 마쳤다. 첫 연소 시험은 연소기의 기능 점검을 위해 저유량 공급을 통한 저압 조건에서 이루어졌다. 설계 연소 조건은 저압 단계를 거쳐 도달하였으며, 모든 압력 및 추력 형성이 정상적으로 이루어졌다. 연소실 및 매니폴드에서 측정된 동압 또한 특별한 주파수 대역을 보이지 않으면서 안정적인 연소 특성을 보였으며 동압 섭동 세기가 허용 수준이내에서 발생하였다. 수회의 연소 시험 결과, 연소기의 물리적 손상은 발생하지 않았으며, 만족할 만한 기능적 특성을 나타내었다.

• 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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.636-640
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• 2011

막냉각은 재생냉각채널을 통과하는 추진제의 일부를 연소실 벽면으로 선회 분사하여 연료 과잉 혼합층을 형성함으로서, 벽면 열유속을 감소시키는 효과적인 냉각 방식이다. 본 연구에서는 초임계 압력 조건하에서 분사되는 케로신 막냉각이 재생냉각 연소기 내부의 연소와 냉각 특성에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 해석모델을 개발하였으며, 실제 연소기 시제품에 대한 연소시험 결과와 비교하였다. 지속적인 모델의 개선을 통해 향후 냉각설계안에 따른 성능, 냉각, 압력손실, 그리고 무게 등과 같은 상반된 요구조건을 종합적으로 비교/분석하는 설계도구로 활용될 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권8호
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• pp.945-952
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• 2004

Acoustic characteristics of combustion chamber having various baffle configurations are numerically investigated by linear acoustic analysis to suggest reliable baffle specifications in first stage of KSLV-I. To determine the configuration of baffles, an acoustic modal analysis as well as the macroscopic analysis has been done. Hub has another effect of suppressing transverse acoustic mode by confining flow in baffled compartment over general effect of increase in acoustic damping of radial acoustic modes. So, a sufficient number of hub needs to be installed to obtain acoustic damping capacity. 3-blade configuration designed to suppress the first tangential mode has relatively low damping capacity, compared to 5 or 6-blade one. Optimum value of axial baffle length has been determined by comparing acoustic characteristics of combustion chamber having various baffle lengths.

• 한국추진공학회지
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• 제24권1호
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• pp.24-33
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• 2020

본 연구에서는 액체로켓엔진용 동축 와류형 분사기의 연소불안정 특성을 파악하기 위해 기체 추진제를 이용한 모델 연소실험을 수행하였다. 연소실 공진 주파수와 분사기 혼합조건의 영향을 알아보고자, 연소실 길이, 분사기, 리세스 길이, 추진제 혼합비를 변경하면서 연소실 압력섭동을 측정하였다. 실험 결과, 각 실험조건에 따른 압력섭동 변화를 확인하였으며 안정성 매핑을 통해 연소안정성을 평가하였다. 그리고 연소실 길이와 리세스 길이 변화에 따라 종방향 모드 및 켈빈-헬름홀츠 불안정이 발생함을 발견하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.83-89
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• 2011

재생냉각식 액체로켓엔진의 예비 설계 단계에서 연소기 형상을 결정하기 위한 설계 방안을 제안하였다. CEA에서 예측된 연소 후 가스 물성치를 이용하여 로켓의 성능 및 재생냉각 성능을 계산하였다. 요구 추력, 연소실 압력, 주위 압력, 추진제 혼합비에 대해 1차원 관계식과 경험식으로 최적 유량과 연소기 성능을 예측하고, Rao 노즐 설계 기법을 활용하여 최종적으로 연소기 형상을 결정할 수 있는 방안을 제시하였다.