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친환경 추진제를 이용한 200N급 엔진의 설계 및 성능에 관한 연구
이양석,전준수,황오식,고영성,김유,김선진,Lee, Yang-Suk,Jun, Jun-Su,Hwang, Oh-Sik,Ko, Young-Sung,Kim, Yoo,Kim, Sun-Jin 한국군사과학기술학회 2010 한국군사과학기술학회지 Vol.13 No.6
In the last decade, hydrogen peroxide has received renewed interest as a green propellant which is non-toxic, environmentally clean and relatively easy to handle. This study was performed to acquire the design technique and combustion performance of a 200N bi-propellant engine using hydrogen peroxide and kerosene. The engine which used a catalytic ignition method was designed and cold flow tests were carried out to investigate atomization characteristics. Combustion tests including a pulse mode operation were performed to investigate the combustion performance on various O/F ratios. The results showed that the combustion efficiency and the repeatability of the engine performance were enough to use as an essential database for the development of a high performance engine.
액체로켓엔진 연소기를 이용한 고고도 환경 모사용 디퓨저 시동특성 연구
이양석(Yang-Suk Lee),전준수(Jun-Su Jeon),고영성(Young-Sung Ko),김유(Yoo Kim),김선진(Sun-Jin Kim) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.12
본 연구에서는 액체 로켓 엔진의 고온 연소 가스를 이용하여 축소형 고고도 환경 모사용 초음속 디퓨저 성능 실험을 수행하였다. 실험 장치는 연소실, 진공 챔버, 디퓨저로 구성되어 있다. 고고도 환경 모사 시험은 연소실 압력이 약 26, 29, 32barg 세 조건으로 수행하였고, 세가지 조건에서 모두 디퓨저는 성공적으로 시동되었으며 진공 챔버 압력이 약 140torr로 형성하였다. 이전의 상온 고압 가스를 이용한 디퓨저의 시동 특성과 비교하였을 때 시동 압력과 압력 분포 등의 시동 특성의 경향성은 유사하였으나, 고온 환경으로 인하여 진공 챔버에 형성되는 압력은 2배 정도 높은 것을 확인하였다. 본 연구 결과는 향후 실물형 고고도 환경 모사 시험 설비를 구축하는데 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. Performance tests of a supersonic exhaust diffuser were conducted by using a liquid rocket engine for simulating high-altitude environment. The experimental setup consisted of a combustion chamber, a vacuum chamber and a diffuser. The combustion tests for simulating high-altitude environment were carried out at three cases by chamber pressure variation(26, 29, 32barg). The test results showed that the diffuser was started at all case and vacuum chamber pressures were approximately 140torr. The starting pressure using combustion gas was similar with that of cold gas, but the vacuum chamber pressure was relatively high because of high temperature in the vacuum chamber. The results of this test can be used as an essential database for the design of real-scale high-altitude simulation test facility in the future.
과산화수소-케로신 엔진을 이용한 지상 및 고고도 추력에 대한 실험적 연구
이양석(Yang-Suk Lee),김중일(Joong-Il Kim) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.10
고농도 과산화수소와 케로신을 추진제로 하는 액체 로켓 엔진을 이용하여 수직형 연소 실험대에 고고도 모사용 디퓨저와 기 검증된 추력 측정 장치를 장착하여 지상 및 고고도 모사 연소 실험 설비를 구축하였으며, 고도에 따른 추력특성을 고찰하였다. 선행으로 고고도 모사용 디퓨저의 특성 및 시동압력을 검증하기 위하여 1:4.8 스케일로 축소한 디퓨저를 설계 및 제작하였다. 축소형 디퓨저는 질소 가스를 이용하여 cold flow test를 수행하여 성능 및 시동 특성을 확인하였으며, 그 결과 연소 실험용 디퓨저의 성능 안정성과 시동 특성을 확보하였다. 수직형 연소 실험대에 고고도 모사용 디퓨저와 추력 측정 장치를 장착하고, 시스템 저항에 대한 추력 보정식을 도출하였다. 추력 보정식은 실제 연소 실험전에 수행한 추력 단계별 실험과 진공 단계별 실험을 통하여 도출하였다. 작동 고도가 10km인 노즐을 설계, 제작하여 지상 연소 실험 및 고고도 모사 연소 실험을 수행하여 작동 고도 변화에 따른 추력 특성을 분석하였다. 추력 측정 장치에서 계측한 추력값을 이용하여 실제 추력을 각각의 보정식을 이용하여 계산하였다. Ground and high altitude simulated combustion experiments were conducted using a liquid rocket engine with hydrogen peroxide and kerosene as the propellant. A ground and high altitude simulated combustion test facility was constructed by installing a high altitude model diffuser and TMS (Thrust Measuring System) on a vertical combustion test bench. The thrust characteristics according to altitude were investigated using the combustion test equipment. The diffuser was designed on a 1:4.8 scale to verify the characteristics of the high diffusing diffuser and starting pressure. The cold flow tests were conducted using nitrogen gas, and the performance characteristics and starting characteristics of the scale down diffuser were verified. A diffuser and TMS were installed on the vertical combustion test bench, and the thrust correction equations for the system resistance were derived. The thrust correction equations were derived from the step test and vacuum step test before the actual hot firing test. Nozzles with an operating altitude of 10km were designed. Hot firing tests were conducted to analyze the thrust characteristics according to the operating altitude changes. The actual thrust was calculated using each correction equation with the thrust value measured by the TMS.
정세용,이양석,Jung, Se-Yong,Lee, Yang-Suk 한국군사과학기술학회 2009 한국군사과학기술학회지 Vol.12 No.3
The experimental research was conducted to setup a performance prediction logic for the regenerative cooling system on a small scale liquid rocket engine using kerosene and LOX. Total heat flux of the combustion gas side was determined for the flow rate of the coolant, combustion pressure using the calorimeter thrust chamber. Based on the experimental investigation, a performance prediction scheme for the regenerative cooling system is setup in our own way. A performance prediction logic for the regenerative cooling system has been developed by the correction scheme of the combustion gas side. The key parameters determining the temperature limitation of the coolant are the mass flow rate of the coolant and the length of the combustion chamber and the nozzle. And the parameters to control the limitation of the usable wall temperature are the number of channels and wall thickness.