• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권7호
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• pp.585-592
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• 2015

모사 추진제로 물과 공기를 사용하여 상압 상태에서 핀틀 인젝터의 개도가 액체-기체 분무에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 액체 공급 압력은 0.1 bar에서 1.0 bar 까지, 핀틀 개도는 0.2 mm에서 1.0 mm 까지의 다양한 분사 상태에서 유량 계수와 질량 유량을 계산하였다. 분사각은 역광 기법을 이용하여 얻어진 분사 이미지에서 측정하였다. 핀틀 개도가 0.2 mm인 경우 정상적인 액막이 형성되지 않았고, 비 균질한 분사를 보였다. 이는 연소실 내부에 연소 불안정을 가져올 수 있다. 핀틀 개도를 이용하여 계산된 운동량 플럭스 비는 분사각에 약한 상관관계를 갖고 있고, 운동량 비는 분사각과 강한 상관관계를 갖고 있다. 운동량이 증가할수록 분사각은 지수 함수적으로 감소하였고, 분사각은 약 40도로 수렴하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권2호
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• pp.111-118
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• 2017

본 논문에서는 연소 실험을 통해 케로신/액체산소를 추진제로 사용하는 기울어진 슬릿을 가지는 핀틀 분사기 로켓엔진의 연소 성능을 살펴보았다. 슬릿 형상 관련 설계 변수는 슬릿 개수, 슬릿 각 및 차단율로 선정하였다. 그리고 기울어진 슬릿에 의한 양 끝단의 skip ratio의 차이를 ${\Delta}SR$로 새롭게 정의하였다. 실험 결과, 기울어진 슬릿을 가지는 핀틀 분사기의 슬릿 형상에서 BF를 1에 가깝게 하고, ${\Delta}SR$을 0.26 이내로 설계하면 최적의 연소성능을 발휘함을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.25-33
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• 2017

본 논문에서는 액체산소/케로신을 추진제로 사용하는 핀틀 인젝터 로켓엔진의 연소성능을 확인하였다. Rectangular slot 1열 인젝터의 연소성능을 개선하기 위하여 2열 배치를 통해 BF (Blockage Factor)를 0.7~1.0으로 변화하였고, 2열 설계 변수로 1열/2열의 간격, 면적비, 가로세로비를 고려하였다. 실험 결과 92.4 ~ 96.9%의 특성속도효율을 확인하였고, 1열 인젝터 특성속도효율 86.8%와 확연한 차이를 보였다. Rectangular slot 2열 적용 시 BF 0.85에서 최적의 연소성능을 보임을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권4호
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• pp.59-67
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• 2016

작동 고도에 따라 노즐 내부에서 박리유동이 발생 또는 미발생 하는 관통형 핀틀노즐의 추력의 특성을 파악하기 위해 수치적 연구를 수행하였다. 난류모델은 저 레이놀즈 수 $k-{\varepsilon}$ 모델과 압축성 보정 모델인 Sarkar 모델을 적용하여, 핀틀 노즐의 내부 유동장을 관찰하고 노즐 벽면에서의 압력을 실험데이터와 비교하였다. 작동고도가 높아질수록 외기의 압력은 낮아지므로 낮은 고도에서의 유동 박리는 사라지고 제트의 팽창은 커진다. 추력특성을 분석하기 위해 추력을 추력의 모멘텀항과 압력항으로 나누어 분석하였다. 고도가 높아질수록 저고도에서의 박리로 인해 감소된 압력회복이 증가하고, 추력의 압력항이 증가하여 추력과 추력계수는 증가한다. 고도 20 km 조건에서는 지상에 비해 추력과 추력계수가 약 9% 증가한다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권3호
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• pp.28-34
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• 2019

공압시험용 플러그 노즐 구동에 따른 추력제어, 핀틀 형상 및 작동압력에 따른 유동특성 분석을 수행하였다. 이를 위해 시험에서의 유동구조와 추력계수를 비교함으로써 수치해석의 타당성을 확인하였다. 이후 각 노즐형상이 설계의도지점에 노즐목이 형성됨과 원뿔형 노즐에 대하여 핀틀 구동만으로 1:8의 추력제어가 가능함을 확인하였다. 마지막으로 고도보정 효과가 뛰어난 에어로 스파이크 노즐일지라도, 너무 낮은 NPR에 맞춰 설계된 경우, 부족팽창 조건에서 불리할 가능성을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권3호
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• pp.57-64
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• 2021

본 연구에서는 KV의 유도조종오차를 최소화하여 직격요격 성능을 확보하고자 DACS 구동장치에 대한 위치정확도 점검방안을 제안하였다. DACS 구동장치의 정확도 성능은 탄도미사일 요격에 중요한 성능 중 하나이다. DACS 구동장치의 정확도 성능을 검증하기 위해 위치정확도란 점검 항목을 도출하였고, 이에 대한 점검시스템 설계 및 점검절차를 기술하였다. 핀틀 위치정확도 점검시스템은 레이저 변위센서를 이용하여 핀틀의 구동변위를 외부 계측할 수 있도록 구성하였고, 외부 계측한 데이터는 실시간으로 구동명령 및 피드백 데이터와 비교분석할 수 있도록 설계하였다. 본 논문에서 제안하는 위치정확도 점검시스템은 DACS 조립체 뿐만 아니라 유도탄 조립체 단위에서도 점검이 가능하도록 설계하였다. 설계된 점검시스템을 이용하여 핀틀의 위치정확도 점검을 수행하였고, 점검 결과를 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권2호
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• pp.60-71
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• 2022

최근 발사체 시장의 저비용·재사용 발사체 개발 움직임은 여러 방향으로 세분화되고 있으며, 그중 하나는 가변추력 엔진 개발이다. 또한, 우주 선진국들은 그 청정성 때문에 차세대 우주발사체 추진제로 메탄을 선택하여 연구개발을 진행하고 있다. 본 연구에서는 이에 기체메탄과 액체산소를 추진제로 사용하는 가변추력 핀틀 분사기를 개발했고, 고압 수류시험과 고압 연소시험을 통해 분무 및 연소 특성을 분석했다. 개발된 가변추력 핀틀 분사기는 이중 슬리브 구조를 가졌으며, 반복적인 상압수류, 고압수류 및 연소시험에서 기밀성과 작동성 등에 문제없음을 확인할 수 있었다. 그러나 목표했던 추력 조절 범위는 연소시험에서 달성치 못하는 등 설계상의 문제점이 발견되어 보완이 필요하다.

• 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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• 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.