• 한국항공운항학회지
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• 제22권4호
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• pp.93-98
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• 2014

In this study, control of oxidizer mass flow rate and verification of control system were performed for hybrid rocket thrust control application. Oxidizer flow control system consists of ball valve and stepping motor where gaseous oxygen was used for oxidizer at feeding pressure of 10, 20 and 30 bar. According to experimental results, the oxidizer mass flow rate showed a relatively linear increment as ball valve open angle increases regardless of feeding pressure. In addition, the level of the oxidizer flow rate was kept almost constant at each sequence of flow control with ball valve during the 20 seconds of operation.

• 한국추진공학회지
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• 제14권1호
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• pp.40-47
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• 2010

본 연구에서는 하이브리드 로켓의 산화제 유량 제어를 통한 추력제어를 위한 기초 연구를 진행하였다. 실험을 위해 하이브리드 로켓 모터와 산화제 유량 조절장치 그리고 데이터 획득을 위한 전체 시스템을 설계, 제작하였다. 산화제 유량 제어를 하기 위해서 니들밸브와 스텝모터를 결합하여 스텝모터의 구동에 의해 니들밸브의 개폐량을 조절할 수 있도록 설계하였고 LabVIEW프로그램을 이용하여 스텝모터를 컨트롤 하였다. 또한 기체산소($GO_2$)와 고체연료(Polyethylene)를 이용한 하이브리드 로켓의 연소실험을 통해 산화제 유량 제어를 통한 하이브리드 로켓의 추력제어 가능성을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.526-529
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• 2009

본 연구에서는 Lab-Scale의 하이브리드 연소기를 이용하여 하이브리드 로켓의 추력제어 범위와 연소 시간에 따른 추진제의 후퇴거리를 분석하기 위하여 산화제 유량에 따른 추진제별 연소 특성을 파악하였다. 산화제 유량을 제어하기 위해서 니들 밸브와 스텝모터를 결합하여 스텝모터의 구동에 의해 니들밸브의 개폐량을 조절할 수 있도록 배관 시스템을 설계하였다. 산화제 유량 변화를 통해 추진제에 따른 질유량과 후퇴율 관계식을 유도하였다. 추력제어를 하면서 명령 추력 값에 따른 산화제 유량을 통해 후퇴거리를 예측하였으며 실제 추력제어 연소 실험을 통해 신뢰성을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.197-201
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• 2010

정확한 산화제 유량조절은 하이브리드 로켓의 추력제어에 매우 중요하다. 산화제 유량제어를 위해 스텝모터와 니들밸브를 결합하여 장치하고 Labview 프로그램으로 제어하는 산화제 유량제어 장치를 설계하였다. 하이브리드 로켓 연소실험에 사용한 산화제는 기체산소를 사용하였고, 추진제로는 PolyCarbonate, PolyEthylene PMMA를 사용하였다. 본 연구에서는 초기 추력제어 실험에서 발생한 추력 섭동(Oscillation)을 감쇠시키기 위한 연구로 추력제어 실험에서 공급되는 산화제 배관 유속의 변화를 통해 발생되는 추력 섭동의 원인을 분석하였으며, 추진제 종류에 따라 달라지는 안정적인 제어 조건을 찾기 위한 연구를 수행하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권4호
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• pp.28-35
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• 2017

액체 추진 로켓 엔진에서 연소실로 향하는 산화제 공급은 연소기 산화제 개폐밸브에 의해서 제어된다. 산화제의 안정적인 공급을 위하여 밸브가 열려있을 때의 유량조건을 만족해야 할 뿐만 아니라, 산화제 공급라인의 예냉을 위해 밸브가 닫혀있을 때에도 요구되는 유량조건을 만족해야 한다. 본 연구에서는 연소기 산화제 개폐밸브의 재순환 유량특성을 확인하기 위한 시험을 수행하였고, 밸브 내부에 작용하는 힘평형 관계식을 이용하여 극저온 수명시험 이후 스프링 상수가 변화하는 경향을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.55-62
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• 2011

본 연구에서는 하이브리드 로켓의 추력 제어 연소실험을 통하여 추력 제어 성능 향상을 위한 연구를 진행하였다. 추력 제어 명령에 따라 니들밸브와 결합된 스텝모터의 구동을 제어함으로써 산화제 유량을 조절하는 시스템을 구축하였다. 하이브리드 로켓 연소실험에서 사용된 산화제로는 기체산소($GO_2$)를 사용하였으며 추진제는 PE(Polyethylene)와 PC(Polycarbonate)를 사용하였다. 추력 제어 연소실험 초기에 발생되었던 추력섭동(Thrust Oscillation) 현상의 개선과 낮은 응답속도의 향상을 위해 연소실험 과정에서 산화제 배관의 유속 변화를 측정하고 원인을 분석하였다. 이를 보완한 연소 실험을 통하여 추력명령의 ${\pm}1$ N 이내에서 추력이 안정적으로 제어되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.251-254
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• 2004

하이브리드 로켓은 고체, 액체 로켓과 비교하여 많은 장점을 가지고 있다. 하이브리드 로켓은 액체 로켓에 비해 구조적으로 단순하고 비용도 저렴하지만 액체 로켓과 유사한 $I_{sp}$를 발휘한다. 또한 고체 로켓에서는 불가능한 엔진 소화$\cdot$재점화가 가능한 장점을 가지고 있다. 하이브리드 로켓의 추력은 산화제의 유량에 비례하여 증가한다. 본 연구에서는 소형 하이브리드 로켓을 설계 제작하여 실험을 수행하였다. 전체 시스템은 하이브리드 로켓 연소기, 점화장치, 유량 조절장치 그리고 데이터 획득 장치로 구성하였다 산화제의 유량을 조절하기 위해 니들 밸브와 스텝 모터를 결합하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.335-338
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• 2009

액체로켓에 산화제를 충전하는 과정은 크게 산화제 탱크의 냉각, 고유량 충전, 소유량 충전, 온도 보정을 위한 추가 충전으로 나눌 수 있다. 나로호(KSLV-I) 1단의 산화제는 액체산소를 사용하며, 각 충전모드에 해당하는 유량 및 온도 요구조건이 제시되어 있다. 이러한 유량 및 온도 요구조건을 만족하기 위해서 산화제 공급시스템에는 유량조절용 밸브와 열교환기가 설치되어 있다. 본 연구에서는 발사체 산화제 충전과정에서 정밀한 유량 공급을 위하여 상용 1차원 열-유동 해석 프로그램인 Flowmaster를 이용하여 1차원 유동 시스템 해석을 수행하였다. 아울러 제한된 인증 시험을 통하여 각 모드에서의 유량 조건을 만족시키기 위한 유량제어밸브들의 유량 보정 민감도를 해석적으로 구하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권4호
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• pp.89-95
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• 2017

본 논문에서 극저온 추진제를 사용하는 액체추진기관의 재순환예냉 시스템 설계의 유연성을 확보하기 위한 연소기 산화제 개폐밸브 재순환예냉 유로의 유량계수 개선 내용을 소개하였다. 밸브의 재순환 예냉 출구 포트 크기와 밸브 내부 유로 형상 변경에 의한 재순환예냉 유로의 유량계수 값을 예측하기 위해서 기존 밸브에서 측정한 재순환예냉 유로의 유량계수 값들을 활용하였으며, 액체질소를 운용유체로 사용하여 측정한 유량계수와 예측값과의 비교를 통해 밸브 내부 형상 변경에 의한 유량계수 개선정도를 확인하였다. 연소기 산화제 개폐밸브의 재순환예냉 유로의 유량계수는 기존 밸브에 비해 2배가량 향상되었으며, 결과적으로 연소기 산화제 개폐밸브에 할당되었던 설계 요구 차압의 75%가량을 재순환예냉 시스템에서 추가적으로 소요될 수 있는 잠재적인 차압과 재순환예냉 시스템의 다른 구성품의 추가 차압으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• International Journal of Aerospace System Engineering
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• 제5권2호
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• pp.16-22
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• 2018

An analysis has been made on the performance variation due to pressure drop change at propellant supply pipes of liquid rocket engine. The objective is to compare the effectiveness of control variables to tune the liquid rocket engine performance. The mode analysis program has been used to estimate the engine performance for different modes which is realized by controlling the flow rate of propellant. The oxidizer of combustion chamber, the fuel of combustion chamber, the oxidizer of gas generator and the fuel of gas generator are the independent variables to control engine thrust, engine mixture ratio and temperature of gas generator product gas. The analysis program is validated by comparing with the powerpack test results. The error range of compared variables is order of 4%. After comparison of tuning effectiveness it is turned out that the pressure drop at oxidizer pipe of gas generator and pressure drop at combustion chamber fuel pipe and the pressure drop at the fuel pipe of gas generator can effectively tune the thrust of engine, mixture ratio of engine and temperature of product gas from gas generator respectively.