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단일추진제 추력기의 응답특성 향상을 위한 인젝터 매니폴드의 설계 및 실험
허선욱(Seonuk Heo),문용준(Youngjun Moon),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.12
인젝터 면에서 추진제 공급 밸브 간의 유로 부피인 드리블 볼륨이 응답특성에 미치는 영향을 펄스모드로 구동되는 과산화수소 단일 추진제 추력기를 통해 실험적으로 확인하였다. 소형 추력기의 인젝터에 주로 쓰이는 원통형 매니폴드와 매니폴드 부피를 최소화한 가지형 매니폴드를 갖는 인젝터를 서로 비교하여 매니폴드 부피 감소로 인한 응답 특성 변화를 살펴보았다. 또한 밸브 후류의 공급관 부피 변화에 따른 응답특성을 확인하기 위해 인젝터 면과 밸브 사이의 거리를 변화시키며 응답특성의 차이를 확인하였다. 실험 결과 인젝터 매니폴드 부피를 최소화함으로서 점화 지연과 압력하강 구간에서 응답 특성의 향상을 확인 할 수 있었고, 공급관 부피 또한 응답특성에 다소 영향을 미침을 볼 수 있었다. Experiments were conducted to evaluate the influence of dribble volume on response characteristics with a hydrogen peroxide monopropellant thruster. The dribble volume represents the volume between injector face and propellant supply valve. The reduction of manifold volume was investigated according to variation of response characteristics by comparing a branch type with a cylinder type manifold. A branch type manifold was applied to minimize manifold volume. The effect of feed line volume to response time was also evaluated by controlling a pipe length between valve and injector. As a result, minimized injector manifold volume led to improvement of ignition delay and tail-off time, and feeding line volume also slightly influences the response time.
케로신 분무방식에 따른 2,500 N급 과산화수소/케로신 이원추진제 추력기의 성능평가
허선욱(Seonuk Heo),정상우(Sangwoo Jung),조성권(Sungkwon Jo),장동욱(Dongwook Jang),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11
90 wt.% 과산화수소와 케로신을 추진제로 사용하는 2,500 N 이원추진제 추력기에서 케로신의 분무방식에 따른 연소효율 확인을 위한 실험적 연구를 수행하였다. 케로신의 분사기는 본 연구실에 1,200 N 이원추진제 개발을 위해 연구/개발 되었던 축방향 인젝터와 동추력기에 연소효율 향상을 위해 적용되었던 횡방향 인젝터를 모두 적용하여 각각의 연소특성과 연소효율을 확인하였다. 두 가지 인젝터를 모두 적용하여 수행한 2,500 N 이원추진제 추력기의 연소시험 결과, 횡방향 인젝터에서 약 1.4%의 특성속도 효율의 저하를 확인 할 수 있었다. A experimental research was conducted to figure out the characteristic velocity efficiency of the 90 wt.% hydrogen peroxide/kerosene 2,500 N bipropellant thruster with two different kerosene injectors: axial injector, transverse injector. The axial injector was developed for the 1,200 N bipropellant thruster, and the transverse injector was adapted to the same thruster to improve its combustion efficiency. From the hot-firing test of the both injectors, the characteristic efficiency of the axial injector was better than the transverse injector about 1.4 %.
촉매대 설계최적화를 위한 과산화수소 촉매분해반응 예측과 검증
정상우(Sangwoo Jung),허선욱(Seonuk Heo),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
현재 친환경 추진제로 연구가 활발히 진행되고 있는 과산화수소는 촉매분해를 통해 단일추진제 및 이원추진제 추력기로 사용될 수 있다. 촉매대의 최적화 된 설계를 위해 본 연구에서는 기존에 연구된 모델을 이용하여 촉매대 내부의 과산화수소 촉매분해반응을 예측하였다. 그 결과 온도, 압력, 각 화학종의 질량분률의 입구에서 출구까지의 축 방향 분포를 예측할 수 있었다. 또한 이를 MnO2/PbO/Al2O3 촉매를 사용한 100 N 급 과산화수소 단일추진제 추력기의 실험결과와 비교하였으며 서로 일치하는 것을 확인 할 수 있었다. Hydrogen peroxide has been widely used as green oxidizer for mono-propellant and bi-propellant thrusters using catalytic decomposition. Simulation of the catalytic decomposition of hydrogen peroxide in the catalyst bed was conducted using an existing model for catalyst bed optimization. Axial variations of temperature, pressure and species mass fractions were estimated by the modeling method assuming a thruster catalyst bed composed of MnO2/PbO/Al2O3 pellets. By comparing with experimental data, static firing tests of a 100 N scale H2O2 thruster, it was demonstrated that the modeling results were well correlated to the experimental data.
이경욱(Kyungwook Lee),허선욱(Seonuk Heo),권세진(Sejin Kwon),이종광(Jongkwang Lee) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
고온 밸브 비정상상태 해석 기법을 확립하기 위한 연구를 수행하였다. 해석의 경제성을 고려하여 time step size와 iteration을 선정하였다. 고온밸브의 작동시간을 감안하여 4구간에 걸쳐 time step size를 증가시켜 비정상상태 해석을 수행하였다. 각 구간에서 정량적 결과가 3%이내의 차이를 보일 때 time step size를 증가시켰다. 유동장은 8 ms, 압력장은 100 ms, 유동영역의 온도장은 5.5 sec에서 정상상태와 3%이내의 차이를 가졌다. 고온 밸브의 작동 시간인 10 sec에서 유동장, 압력장, 유동영역의 온도장은 정상상태에 도달하였지만 고체영역의 온도장은 정상상태와 7% 차이가 존재하였다. Numerical simulations of the hot gas valve have been conducted in order to establish the transient analysis method. Time step size and iteration were chosen for economical analysis. Transient analysis has been conducted by increasing the time step size throughout the four sections considering the operating time of the hot gas valve. Time step size was increased when quantitative result reached within 3% difference in each section. Flow field, pressure field, temperature field in flow area were reached steady state with within 3% difference at 8 ms, 100 ms and 5.5 sec respectively. Flow field, pressure field, temperature field in flow area were reached steady state at 10 sec from operating time of the hot gas valve, however, there are about 7% difference in the temperature field in solid area.