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연소가스 및 열분해가스를 고려한 노즐 내열재 간극내의 압력분포 해석
김국겸(Kukkyeom Kim),김용구(Yonggu Kim),김동건(Donggeon Kim),김근상(Gensang Kim),배주찬(Joochan Bae),강윤구(Yoongoo Kang) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5
고체추진기관의 노즐목은 성능을 결정하는 핵심요소이다. 연소말기 노즐목 이탈은 추진기관의 안전성에 영향을 줄 수 있다. 본 논문에서는 목삽입재 배면과 접촉하는 내열재 갭에서 연소가스와 열분해가스가 미치는 영향을 해석을 위해, 보정갭 모델을 가정하고 상용소프트웨어 Fluent v18.0을 사용해 해석을 수행하였다. 해석결과 열분해가스 유무, 보정율 변화에 따라 갭내의 압력분포가 변화하는 것을 확인하였다. The nozzle throat is important part in determining its performance of a solid rocket motor. The nozzle throat ejection phenomenon at the end of combustion can affect safety of propulsion system. In this paper, the effects of combustion gas and pyrolysis gas on the gap of the throat insert and its back-up liners was analyzed. Assuming the revision gap model, and the analysis was performed using fluent v18.0. As a result, it was confirmed that the pressure distribution in the gap changes with the presence of pyrolysis gas and the revision factor.
노즐 목단열재의 열분해반응을 포함한 내열재 삭마 및 숯의 열반응해석
김용구(Yonggu Kim),김국겸(Kukkyeom Kim),김동건(Donggeon Kim),김근상(Gensang Kim),배주찬(Joochan Bae),강윤구(Yoongoo Kang) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5
노즐 구조물의 열적 보호를 위하여 사용되는 카본/페놀릭 목단열재에서 발생하는 열분해가스는 목삽입재 이탈에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 목삽입재 이탈이 발생한 표준모터에 대한 삭마 및 숯의 열반응해석과 목단열재의 열분해반응에 대한 연구를 수행하였다. 열반응해석을 통해 목단열재의 온도분포, 숯깊이, 열분해가스 질량유속을 획득하였으며 이를 분석하였을 때 열분해가스는 목삽입재에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 추정된다. The pyrolysis gas generated from the throat insulation of the carbon/phenolic material used for the thermal protection of the nozzle structure could affect ejection of throat insert. In this paper, the thermal response of the erosion and char to the thermal protection material was studied in the standard motor. The temperature distribution, char depth and mass flux of pyrolysis gas were obtained through the analysis of thermal response in throat insulation. When the results of thermal response analysis were analyzed, It is estimated that pyrolysis gas don"t have a significant effect on the throat insert.
김동건(Donggeon Kim),김근상(Geunsang Kim),김용구(Yonggu Kim),김국겸(Kukkyeom Kim),배주찬(Juchan Bae),강윤구(Yoongoo Kang) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5
노즐 목삽입재는 고체추진기관의 핵심 부품 중 하나이다. 표준모터시험 중 연소실 압력이 급격하게 감소하는 tail-off 시점에서 목삽입재 이탈 현상이 발생하였다. 본 논문에서는 노즐구조체 복원력, 갭 내부 하중, 확대부내열재 열팽창을 목삽입재 이탈에 영향을 미치는 요인으로 가정하였으며, 각 요인에 대한 동적구조해석을 수행하였다. 구조해석 결과, 갭 내부 하중이 목삽입재 이탈에 가장 큰 영향을 미치며, 다음으로 확대부내열재 열팽창, 노즐구조체 복원력 순이었다. 또한 세 가지 요인이 복합된 경우 목삽입재 이탈순간속도가 가장 크게 계산되었다. Nozzle throat is one of the main component of solid rocket motor. During the standard motor test, ejection of nozzle throat was occurred when tail-off time where the combustion pressure decreased sharply. In this paper, restoring force of nozzle structure, thermal expansion of exit liner and force inside the gap are considered to be factors of ejection of the nozzle throat. As a results of dynamic structure analysis, force inside the gap is the mose effective factor of ejection of the nozzle throat. In order to thermal expansion of exit liner and restoring force were effective factor. In addition, highest velocity was calculated when the three factors were combined.