The paper deals with the flutter of a cantilevered beam subjected to a rocket thrust generated by a solid rocket motor. It is saaumed that the rocket thrust is to be a constant follower thrust, and produced by the installation of a solid rocket motor to the tip end of the cantilevered beam. The rocket motor is considered to be a rigid body having finite sizes, but not a mass point as it has been assumed so far. Governing equations are derived through the extended Hamilton's principle, and finite element method is applied to obtain the theoretical prediction for critical follower thrust. The maximum follower thrust is also calculated through the change of shear deformation parameter of the beam in the numerical simulation. The theoretical prediction for flutter or stability is verified by experiment. The experimental results show that critical follower thrust in theory agrees well with the experimental value taking account of the magnitude, rotary inertia of the rocket motor and the distance from the tip end of the beam to the center of gravity of the rocket motor.
로켓 (rocket)이란 배출가스를 빠르게 분사하여 그 반작용의 힘으로 추진력을 발생시키는 추진 장치이다. 그리고 고체추진 로켓 (solid rocket motor)의 구조에서 노즐(nozzle)은 추력을 발생시키는 중요한 구성품으로 고온/고압 환경으로 인하여 연소되며 액체로켓 (liquid rocket propulsion systems)과 다르게 노즐을 냉각시킬 수 없어 연소가스에 의해 침식 (erosion)이 발생한다. 본 논문은 oxy-acetylene torch tester를 개발 및 이용하여 흑연 (graphite) 재질의 노즐목 (nozzle throat) 내열재에 대하여 열화학적 침식 특성을 실험 및 이론적 모델로 규명하고 이를 통하여 침식에 영향을 미치는 주요 인자에 대하여 연구하였다.
In this study, the measurement uncertainty of combustion experimental system and experimental parameters for hybrid rocket were evaluated by B type evaluation method. The measurement uncertainty of all experimental parameters was lower than 3%. The highest value of expanded uncertainty was characteristic velocity efficiency with 2.83% and the expanded uncertainty of regression rate which is the design and performance parameter was indicated to 0.03%. These results shown that the reliability of hybrid combustion system was located within allowed limits.
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.
We have been developing a 1500N-thrust Swirling-Oxidizer-Flow-Type hybrid rocket engine. In order to put the engine into practical use, we conducted long duration burning experiments up to 25s to examine the influence of configuration change of fuel grain on the engine performance and designed an LOX vaporization nozzle to supply GOX for the 1500N-thrust engine. The experiment with a small hybrid rocket engine showed that combustion was stable and the engine performance was approximately constant during combustion. There was no essential problem to with increasing combustion time. The LOX vaporization nozzle designed had 30 rectangular channels with a depth of 0.5mm. During passing through the nozzle, the LOX increased in temperature and vaporized sufficiently.
인공 광원에 따른 rocketsalad(Eruca sativa L.) 내 GSL 함량을 조사하였다. 실험에 사용한 광원의 종류는 자연광(Control-1 또는 2), Red LED, Blue LED, Mix(R+B) LED(Red LED+Blue LED), White LED, Fluorescent Lamp(FL), Fluorescent Lamp+UV-C(FL+UV-C). 실험은 식물 생장기 대수 제한 때문에 [실험 I;Control-1, Red LED, Blue LED, Mix(R+B) LED]과 [실험 II;Control-2, White LED, FL, FL+UV-C]로 구분하여 수행하였다. 그 결과, Red LED와 FL에서 rocket salad의 잎의 길이의 증가율이 가장 높았다. 그러므로 Red LED와 FL이 rocketsalad의 성장과 관계가 있음을 확인했다. Rocketsalad로부터 총 7종류의 GSLs(glucoraphanin, diglucothiobeinin, glucoerucin, glucobrassicin, dimeric 4-mercaptobutyl GSL, 4-methoxy glucobrassicin, gluconasturtiin)를 분리 및 동정하였다. [실험 I]에서 총 GSL 함량은 Red LED(4.30)에서 가장 높고 Blue LED($0.17{\mu}mol{\cdot}g^{-1}\;DW$)에서 가장 낮았다. [실험 II]에서 총 GSL 함량은 FL(13.45)에서 가장 높고 FL+UV-C($0.39{\mu}mol{\cdot}g^{-1}\;DW$)에서 가장 낮았다. 특히 Rocket salad의 강한 향과 매운 맛을 돋아주는 dimeric 4-mercaptobutyl 함량은 [실험 II]에서 Control-2에 비해 FL과 White LED가 각각 14.9, 3.2배 증가했다. 따라서 Red LED, White LED, FL은 rocket salad의 GSL 축적에 영향을 주었다고 판단된다.
Kim, Min Seok;Yu, I Sang;Kim, Wan Chan;Shin, Dong Hae;Ko, Young Sung
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제18권4호
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pp.788-796
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2017
This paper proposes a new measurement method to improve the shortcomings of an existing integral method for measuring heat flux in plug-type heat flux gauges in the high-temperature and high-pressure environments of liquid-rocket combustors. Using the existing integral measurement method, the calculation of the surface area for the heat flux in the gauge exhibits error in relation to the actual surface area. To solve this problem, transient profiles obtained from ANSYS Fluent were used to calculate unsteady heat flux as it adjusted to the measured temperature. First, a heat flux gauge was designed and manufactured specifically for use in the high-temperature and high-pressure conditions that are similar to those of liquid rocket combustors. A calibration test was performed to prove the reliability of the manufactured gauge. Then, a combustion experiment was conducted, in which the gauge was used to measure unsteady heat flux in a liquid rocket combustor that used kerosene and liquid oxygen as propellants. Reasonable heat flux values were obtained using the gauge. Therefore, the proposed measurement method is considered to offer significant improvement over the existing integral method.
본 연구에서는 HTPB를 연료로, 그리고 기체산소를 산화제로 사용하는 실험실용 hybrid rocket을 설계, 제작하여 지상연소실험을 수행함으로서, 산화제 유동율이 연료 grain침투율에 미치는 영향을 실험적으로 규명하였다. 실험 범위내에서 다음과 같은 결론을 얻었다. $\dot{r}$=$0.183G_o^{0.605}$
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.
For the successful development of the main engine of KSR(Korea Sounding Rocket)-III, Korea Aerospace Research Institute(KARI) carried out the experimental study on the subscale model engines. Several types of engines were tested on the Small Liquid Rocket Engine Test Facility. One of the typical test results of a Sub. engine(Sub. Mod.3) is presented here. It uses the Jet A-1 as fuel, liquid oxygen as oxidizer, and Tri-Ethyl Aluminium(TEA1) as ignition agent. The gas pressure feed system is adopted as a feeding mechanism and the design chamber pressure is 200psia. The physical phenomena are described in three regimes(ignition, transient, and steady state) with the pressure, thrust, flowrate and image data. And the pressure oscillation is analyzed in Fourier domain (<500Hz). Then we conclude that in this experiment, the engine shows the characteristic low frequency of 80Hz and it is stable for that frequency of pressure oscillation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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