• 한국항공우주학회지
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• 제50권3호
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• pp.165-172
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• 2022

핀틀 인젝터는 추진제 분사면적 조절이 가능하기 때문에 추력제어에 가장 적합한 인젝터이다. 그에 따라 본 논문에서는 액체산소와 기체메탄을 사용하여 다중 홀 핀틀 인젝터와 연속형 핀틀 인젝터의 연소시험을 수행하였다. 특성속도효율로 두 핀틀의 연소성능을 확인하였고, O/F와 연소실 압력에 따라 두 파라미터가 유사한 조건에서 실험결과를 비교하였다. 개도(산화제 분사면적)가 100% 추력조건일 때 다중 홀 핀틀의 효율이 연속형 핀틀보다 다소 높은 결과를 나타내었다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권6호
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• pp.126-142
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• 2020

본 연구에서 액체-액체 핀틀 분사기가 적용된 연소장치의 연구개발 사례 조사를 통해 핀틀 분사기 및 연소장치의 설계 기초자료를 제공하고자 하였다. 자료 분석 결과로 엔진 추력에 따른 연소실 및 핀틀 분사기 규격, 고효율 분사기의 형상을 확인할 수 있었다. 그밖에 핀틀팁 열손상 방지 기구와 소재, Face-shutoff 핀틀 분사기 구현 방법, 중심추진제 선정 기준 등을 정리하여 초기 핀틀 분사기 적용 연소실 설계의 기초자료로 활용하고자 한다.

• 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.

• 한국분무공학회지
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• 제24권2호
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• pp.82-88
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• 2019

Shear coaxial injectors were commonly used in rocket engine combustor. They showed good combustion performance. However it is not easy to control the thrust. Pintle injectors were not as popular as the coaxial injectors so far, they have a great advantage over the coaxial injectors. That is, it is relatively easy to control the thrust. Spray characteristics of gel type propellant from movable sleeve pintle injector were investigated. Water with 0.05% of Carbopol 940 was used as gel simulant instead of kerosene gel combined with Thixarol ST for academic purpose. Experiments were performed in various temperature, pressure and pintle opening condition. The results were compared with neat liquid spray. It is also verified that the capabilites of the injector by adjusting the pintle opening.

• 한국추진공학회지
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• 제21권4호
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• pp.107-118
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• 2017

현재 국내외적으로 달 탐사에 대한 관심이 높아지고 있다. 달 탐사를 위해서는 가변추력 엔진 기술의 확보가 매우 중요하다고 할 수 있다. 엔진 추력 조절 방식 중 면적 조절을 통한 유량 변경 방식은 가장 신뢰성 있는 기술로 평가되며, 대표적으로 핀틀 분사기가 있다. 핀틀 분사기는 구조가 비교적 단순하며 연소불안정에 강하다는 강점을 가진다. 따라서 현 시점에서 가변추력을 위해 신뢰성 있는 기술로 여겨지는 핀틀 분사기에 대한 연구가 선행될 필요가 있다. 본 연구에서는 핀틀 분사기의 기본 개념과 설계 인자를 살펴보고 전반적인 설계 절차를 확립하며, 국내외 최신 개발 동향을 파악하고자 하였다.

• 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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• 제48권9호
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• pp.703-709
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• 2020

핀틀 인젝터는 LMDE의 인젝터로 채용되어 아폴로 계획의 성공적인 수행에 일조하였으며, 최근 SpaceX 사의 Merlin 엔진으로 다시 조명받고 있는 인젝터의 형태이다. 본 연구에서는 액체산소/기체메탄을 이용하는 500N 급 Lab-Scale 핀틀 인젝터 추력기를 제작하여 연소실험을 수행하였다. 그러나 초기 연소실험은 핀틀 팁의 용융과 낮은 연소효율이라는 문제를 노출하였다. 따라서 이를 해결하기 위하여 전산수치해석을 통한 시뮬레이션을 통해 유동 가이드가 추가된 핀틀 팁의 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 설계를 채택하였으며, 연소실험을 통해 유동 가이드의 효용성을 확인하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제25권3호
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• pp.126-131
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• 2020

Throttleable rocket engines are in high demand due to the diversification of space missions. Pintle injector is known to be suitable for throttleable rocket engines, because of its high efficiency in overall thrust zone. In this study, the relationship between spray angle of a throttleable pintle injector and total momentum ratio based on hot fire test conditions was investigated. As a result, the spray angle in 100% and 60% throttling level is higher than the spray angle obtained by the case which considers only propellant mass flow rate, owing to higher total momentum ratio (TMR). The results of this study may be useful for predicting spray angle in hot fire test.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제25권3호
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• pp.14-25
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• 2021

개도에 따른 핀틀 분사기의 분무특성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 분사조건에 따른 핀틀 분사기의 유량계수를 확인하였으며, 분무 이미지 촬영을 통해 분무각을 측정하였다. 유량계수 측정 결과 바깥쪽 분사기는 실험조건에 걸쳐 유량계수 변화가 크지 않았지만 안쪽 분사기는 유량에 따른 유량계수 변화가 큰 것을 확인하였다. 분무각 측정결과 분무가 완전 발달되는 조건에서는 분무각의 변화가 크지 않았으나 낮은 유량에서 분무가 완전 발달되지 않는 경우가 있었다. 이를 통해 핀틀 분사기의 추력조절 가능성을 확인하였다.