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케로신과 액체산소를 추진제로 하는 10톤급 액체로켓엔진의 재생냉각 특성 평가
한풍규(Poong-Gyoo Han),조원국(Won-Kook Cho),조용호(Yong-Ho Cho) 한국항공우주학회 2004 韓國航空宇宙學會誌 Vol.32 No.4
케로신과 액체산소를 추진제로 하며, 10톤을 설계 추력으로 하는 우주 발사체의 2단용 액체로켓엔진의 재생 냉각 특성에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 또한 보조적인 냉각 방법으로서 노즐 확장부에는 대기로의 복사 방열에 의한 냉각을 적용하였다. 본 연구를 통해, 케로신을 연료로 하는 10톤 추력의 2단용 액체로켓엔진에서 재생냉각과 복사 냉각에 의한 냉각 기구만으로는 소재의 열 및 열구조적인 불안정성과 냉각채널에서의 과다한 압력 강하에 의해 적합하지 않다는 것을 확인하였다. An analytical study was carried out to evaluate the regenerative cooling characteristics in the liquid rocket engine of a 10tf-thrust level using kerosene as a fuel. As a supplementary cooling method, a radiative cooling was applied to the nozzle extension. It was found out from this work that the cooling system with the regenerative and radiation cooling only is not adaptable for the liquid rocket engine of a 10tf-thrust level using kerosene as a fuel for the 2<SUP>nd</SUP> stage of the space launch vehicle, with the viewpoint of the thermal and thermo-structural instability and the excessive pressure drop in the cooling channel.
한풍규(Poong-Gyoo Han),남궁혁준(Hyuck-Joon Namkoung),김경호(Kyoung-Ho Kim) 한국항공우주학회 2004 韓國航空宇宙學會誌 Vol.32 No.3
탄화수소 계열의 액체로켓엔진용 연료로서의 액화천연가스의 특성을 성분 및 함량 분석, 냉각제로서의 특성과 엔진 성능 인자로서 특성속도와 비추력 관점에서 평가하였다. 액화천연가스내의 메탄의 함량이 연료로서의 특성을 결정짓는 주요한 인자이었으며, 재생냉각형 액체로켓엔진의 연료로 사용되기 위해서는 최소 90% 이상의 메탄 함량이 요구되는 것으로 판단된다. 한편, 예비 냉각에 의한 액화천연가스의 일부 성분의 응결이 예상되어 정상적인 엔진 작동을 방해하는 요소가 될 수 있다. 약 90%의 메탄 체적 함량을 가지는 액화천연가스의 액체로켓엔진의 작동 조건은 화학 당량비적 혼합비로 표준화한 추진제 혼합비로 0.75가 최적이었다. As a rocket propellent of hydrocarbon fuels, the characteristics of liquefied natural gas was evaluated with the viewpoint of the constituents and content, the cooling performance as a coolant, and characteristic velocity and specific impulse as parameters of the engine performance. Content of methane was a principal factor to determine the characteristics as a rocket propellant and more than 90% of it was needed as a fuel and coolant in the regenerative cooled liquid rocket engine. Some constituents of the liquefied natural gas can be frozen by the pre-cooling of the pipe lines, therefore they can be a factor disturbing the normal working of engine. In case the content of methane is around 90% in the liquefied natural gas, a normalized stoichiometric O/F mixture ratio of 0.75 is suggested for a nominal operation condition to get the maximum specific impulse and characteristic velocity.
남궁혁준(Hyuck-Joon Namkoung),한풍규(Poong-Gyoo Han),김영수(Young-Soo Kim) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
이젝터 시스템은 주유동 제트에 발생되는 전단 응력과 압력차에 의해 흡입 챔버 압력에 영향을 미치거나 이차 흡입 유동을 유도한다. 이젝터는 터빈 기반 복합사이클 추진기관 및 로켓엔진의 고고도 모사 설비, 압력회복장치, 담수화 시스템, 이젝터 램젯시스템과 같이 많은 분야에 적용되어 널리 사용된다. 본 연구에서는 아음속 및 음속 조건에서 작동하는 이젝터의 형상 및 운전 조건을 결정하는 설계 절차를 수립하고자 하였다. 또한, 이론적 방법과 시험적 연구를 통해 축소 확대 디퓨저가 장착된 이젝터의 작동 특성을 파악하였다. 결국, 수치해석을 통해 요구 성능을 만족하는 이젝터의 최적 형상을 결정하였으며 다양한 노즐 목 및 챔버 직경을 변화시킨 이젝터에 대한 성능 시험을 통해 계산 결과를 검증하였다. Ejector system can induce the secondary flow or affect the secondary chamber pressure by both shear stress and pressure drop which are generated in the primary jet boundary. Ejectors are widely used in a range of applications such as a turbine-based combined-cycle propulsion system and a high altitude test facility for rocket engine, pressure recovery system, desalination plant and ejector ramjet etc. The primary interest of this study is to set up an configuration and operating conditions for an ejector in the condition of sonic and subsonic. Experimental and theoretical investigation on the sonic and subsonic ejectors with a converging-diverging diffuser was carried out. Numerical simulation was adopted for an optimal geometry design and satisfying the required performance. Also, some ejectors with a various of nozzle throat and mixing chamber diameter were manufactured precisely and tested for the comparison with the calculation results.