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스월 인젝션 하이브리드 로켓의 고체연료 국부 후퇴율에 관한 연구
김수종(Soojong Kim),이정표(Jungpyo Lee),김기훈(Gihun Kim),조정태(Jungtae Cho),문희장(Heejang Moon),성홍계(Honggye Sung),김진곤(Jinkon Kim) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.5
스월 인젝션 하이브리드 로켓의 고체연료에서 축 방향 국부 후퇴율 거동을 고찰하였다. 일반적으로 축 인젝션 후퇴율은 연료 그레인 축 위치가 입구에서 멀어질수록 감소하다가, 다시 증가하는 경향을 보인다. 이에 반해 스월 인젝션 후퇴율은 연료 입구부에서 높고, 하류에서는 비교적 균일한 후퇴율을 보임을 확인하였다. 전체 후퇴율은 스월 인젝션의 경우가 축 인젝션의 경우에 비해 54% 증가하였다. 본 연구를 통해 소형 사운딩 로켓에서 스월 인젝터를 사용하는 것이 유용할 수 있음을 확인하였다. The local regression rate behavior of solid fuel in swirl injection hybrid rocket were studied. In generally, axial injection regression rate was tending to be decrease with axial distance, beyond which increased with increasing axial distance from the leading edge. On the other hand, swirl injection regression rate was high at the leading edge of the fuel and comparatively uniform regression rate at the downstream. Overall regression rate of swirl injection was increased about 54% for the overall regression rate of axial injection. Through this study, it was found that using swirl injector was useful in applying to the small sounding rocket.
하이브리드 로켓에서 고체연료 후퇴율 측정기법에 대한 연구
박종원(Jong Won Park),구건우(Kun Woo Ku),홍정구(Jung Goo Hong),이충원(Choong Won Lee) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11
Hybrid rocket had many advantage with compared to solid and liquid rockets. However, the engines have not yet been used in practical rocket systems, due mainly to the disadvantage of hybrid combustion, such as low fuel regression rate. In this study, lab-scale hybrid motor was designed and manufactured. And the methods of regression rate improvement were considered. The regression rate of solid fuel was observed with ultra sonic sensor and digital video camera and compared each other. It is found that the results using ultra sonic sensor was more accurate. The regression rates showed a strong dependency on gaseous oxygen mass flux, grain port diameter, and grain length. The frequency analysis technique of the bulk-mode oscillation of motor was applied to a hybrid rocket motor and was based on the principle that this frequency was inversely proportional to the square root of the chamber volume.
하이브리드 로켓 연료의 국부 후퇴율 측정기법에 관한 연구
조정태(Jungtae Cho),김기훈(Gihun Kim),우경진(Kyoungjin Woo),김수종(Soojong Kim),이정표(Jungpyo Lee),김학철(Hakchul Kim),성홍계(Hong-Gye Sung),문희장(Heejang Moon),김진곤(Jin-Kon Kim) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.5
하이브리드 로켓의 고체 연료에서 축방향 국부 후퇴율은 하이브리드 추진 연소기의 설계 변수 및 성능 변수로 활용 된다. 국부 후퇴율 측정하기 위한 방법으로는 여러 가지 있지만, 침수법은 간단한 방법으로 연료의 형상 및 물리적 특성에 관계 없이 정확하게 축방향 국부 후퇴율을 측정할 수 있다. 본 연구에서는 기존의 국부 후퇴율 측정장비의 문제점을 개선하였고, 실험을 통해 높은 정확성을 가짐을 확인 하였다. The axial local regression rate of solid fuel of hybrid rocket is one of important parameter for a design and performance. Steeping method is simple and measure a corrcet regression rate of axial direction not being relevant to a shape of fuel and physical characteristics. In this study, the problem of other measuring equipment was improved and this linear steeping method is provide higher accuracy than the other.
하이브리드 로켓에서의 고체연료의 국부 후퇴율에 관한 연구
이정표(JungPyo Lee),김기훈(Gihun Kim),조정태(Jungtae Cho),김수종(Soojong Kim),문희장(Heejang Moon),성홍계(Honggye Sung),김진곤(Jinkon Kim) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.5
일반적으로 하이브리드 추진에서 산화제 질량유속만의 함수로 표현되는 후퇴율 식은 고체연료 길이에 따른 후퇴율 변화를 나타내지 못한다. 따라서 본 연구에서는 분할 연료 그레인을 적용해 쉽게 할 수 있는 연소 실험을 수행했고, 고체연료 길이에 따른 후퇴율의 변화를 고찰하였다. 연료 그레인 상단부에서 하단부로 갈수록 후퇴율은 감소하다가, 다시 증가하는 경향을 나타남을 확인 하였고, 산화제 질량유속과 그레인 길이의 함수로 표현할 수 있는 후퇴율 식을 도출하였다. In generally, the regression rate equation was only expressed by function of oxidizer massflux in hybrid propulsion system. This can not represent the local value of regression rate along with oxidizer flow direction. In this study, experimental studies were performed with several pieces of solid fuel. As results, the local regression rate decreases rapidly with axial location near entrance, and increases with axial distance from the leading edge. The empirical formula for local regression rate with function of oxidizer massflux and length was derived.
알루미늄 입자 크기에 따른 파라핀 혼합연료의 연소 특성 연구
고수한(Soohan Ko),한승주(Seongjoo Han),류성훈(Sunghoon Ryu),김진곤(Jinkon Kim),문희장(Heejang Moon),김준형(Junhyung Kim),고승원(Seungwon Ko) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
본 연구에서는 알루미늄 입자 크기에 따른 파라핀 혼합연료의 연소 특성에 관한 실험을 수행하였다. 평균 입도 100 nm 및 8 μm 크기의 알루미늄 입자와 Sasol사의 마이크로크리스탈린 파라핀 왁스(Sasol 0907)를 이용하여 연소실험을 수행하였고 순수 파라핀과 알루미늄 입자 5 wt%를 첨가한 파라핀 혼합 연료의 후퇴율과 압력선도, 특성배기속도 등을 비교하였다. 마이크로 입자의 첨가는 산화제 유속이 증가할수록 후퇴율을 향상시켰으나 나노 입자의 첨가는 후퇴율이 감소하는 경향을 보였다. In this study, the combustion characteristics of paraffin blended fuel on aluminum particle size were investigated. The combustion experiments were carried out using aluminum particles with an average particle size of 100 nm and 8 μm and microcrystalline paraffin wax (Sasol 0907). A series of comparison was conducted on the regression rate, the pressure curve and the characteristic velocity of pure paraffin and paraffin blended fuels with aluminum particles. It was found that the micro-sized particles enhance the regression rate as the oxidizer mass flux increased. However, the nano-sized particles decrease the regression rate as the oxidizer mass flux is increased.
원통형 멀티포트 그레인에 스월 인젝터를 적용한 하이브리드 로켓의 연소 특성 연구
문근환(Keunhwan Moon),오지성(Jisung Oh),조정태(Jungtae Cho),이정표(Jungpyo Lee),문희장(Heejang Moon),성홍계(Honggye Sung),김진곤(Jinkon Kim) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
본 연구는 하이브리드 로켓 연소에서 원통형 멀티 포트 그레인과 스월 인젝터 적용 시 각각 후퇴율 증가의 장점을 취합하고자 수행하였으며, 연료 포트 수와 스월 인젝터의 배치에 따른 후퇴율 변화에 대한 실험을 수행 하였다. 실험 결과 멀티 포트 그레인에 샤워 헤드 형태의 인젝터를 적용한것 보다 스월 인젝터를 적용한 경우의 후퇴율이 증가되는 것을 확인 할 수 있었다. In this paper, a study for hybrid rocket combustion with cylindrical multi-port grain and swirl injector was performed to take advantage of regression rate. Change of the regression rate in the multi-port grain the placement of a swirl Injector experiments were performed. The results of multi-port grain using swirl injector were showed that the regression rate was increased compare with the shower head type injector.
End-Burning 하이브리드 로켓의 스월 강도 변화에 따른 연료 후퇴율에 관한 연구
최원준(Wonjun Choi),우경진(Kyoungjin Woo),문희장(Heejang Moon),성홍계(Honggye Sung),김진곤(Jinkon Kim) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5
본 연구는 End-Burning 하이브리드 로켓 연소에서 연료직경과 인젝터 형상 변화, 인젝터 각도 변화를 통한 스월강도 변화에 따른 연소특성의 변화을 알아보기 위해 수행하였다. 연료직경이 커지면 연료의 연소량이 증가하고, 인젝터 직경이 커질수록 후퇴율이 낮아졌다. 그리고 본 연구의 End-Burning 연소기는 고체연료의 연소율에 미치는 영향이 산화제 유동의 Impinging 효과 보다는 Swirl 효과가 더 큼을 확인했다. 스월상수를 적용한 후퇴율식을 도출하여, 스월상수가 서로 다른 경우들에 대한 후퇴율 관계식을 하나의 식으로 표현할 수 있었다. In this paper, the regression rate of the End-Burning Hybrid Rocket with variation of swirl intensity was investigated experimentally with the variation of fuel diameter, injector shape and angle. When fuel grain diameter is large, fuel mass flow rate increases. And the injector diameter increase, fuel regression rate decrease. The impinging effect of oxidizer flow on fuel surface for fuel combustion efficiency is stronger than swril effect in this End-burning propulsion system. The relation between the regression rate, oxidizer mass flux and swirl intensity was obtained.
김수종(Soojong Kim),조정태(Jungtae Cho),김기훈(Gihun Kim),김학철(Hakchul Kim),우경진(Kyongjin Woo),이정표(Jungpyo Lee),문희장(Heejang Moon),성홍계(Honggye Sung),김진곤(Jinkon Kim) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.5
하이브리드 로켓에서 파라핀계 연료의 연소 특성을 HDPE 연료와 비교하였다. 순수 파라핀 왁스를 사용한 경우 후퇴율은 HDPE에 비해 12.1배로 매우 빠른 후퇴율을 보였으나 특성 속도는 매우 낮았다. 순수 파라핀에 10 wt%의 LDPE를 블렌딩한 연료의 경우 순수 파라핀에 비해 후퇴율이 감소한 반면 HDPE에 비해서는 3.5배로 빠른 후퇴율을 보이면서도 특성속도는 증가되었다. 이를 통해 순수 파라핀에 폴리머계 연료를 블렌딩함으로써 연소 효율을 개선할 수 있음을 확인하였다. Combustion characteristics of the paraffin-based hybrid rocket fuel were compared with HDPE fuel. Regression rate of the pure paraffin wax was increased 12.1 times, but characteristic velocity was lower than HDPE. In case of parafffin fuel with 10%wt LDPE, regression rate was lower than pure paraffin wax, but regression rate compare with HDPE was increased 3.5 times and characteristic velocity was increased. According to these results, it was confirmed that blending of polymeric fuel improves combustion efficiency.
PMMA 연료를 적용한 Multi-Port 하이브리드 로켓의 포트 병합특성에 관한 연구
박수향(Suhyang Park),김기훈(Gihun Kim),이정표(Jungpyo Lee),조정태(Jungtae Cho),김수종(Soojong Kim),김학철(Hakchul Kim),우경진(Kyongjin Woo),문희장(Heejang Moon),성홍계(HongGye Sung),김진곤(JinKon Kim) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.11
본 연구에서는 Multi-Port 그레인의 PE, PMMA 연료와 GOX 산화제를 적용한 하이브리드 로켓의 연소 특성과 연소가 진행됨에 따라 이루어지는 연료 포트 병합에 따른 연소 특성을 연구하였다. 연료 내부로의 열전도와 연소실 압력의 증가로 인해 Multi-Port 연료의 후퇴율이 Single-Port 연료의 후퇴율보다 높으며, 연료 포트 병합으로 인한 연소 면적의 급격한 변화가 연소 성능에 영향을 끼침을 확인하였다. An experimental investigation was conducted to clarify the combustion characteristics and merge characteristics of PMMA-GOX and PE-GOX hybrid motor using multi-port fuel grain configuration. The regression rate of multi-port fuel grain is higher than the regression rate of single-port fuel grain by thermal conduction and chamber pressure. The merge of multi-port has an effect on hybrid rocket performance by change of a combustion area.
Vortex 하이브리드 로켓의 스월러와 pre-chamber 변화에 따른 연료 후퇴율에 관한 연구
김수종,김진곤 한국항공대학교 항공우주산업기술연구소 2003 航空宇宙産業技術硏究所 硏究誌 Vol.13 No.-
In this paper, an experimental study on the dependence of solid fuel regression rate of vortex hybrid rocket engine on the variation of swirler and pre-chamber was performed. Vortex hybrid rocket engine was designed and 10 types of swirler and 3 types of pre-chamber were used for this study. Experiments were consisted of three different cases. In the first case, the total inlet port area was held identical. Only the number of port was varied at 3, 4 and 5. In the second case, the inlet port diameter was held identical, so that the total inlet area was increased by 1/3 with each additional port. For the variation of pre-chamber, three different types were applied for this study, straight shape, 20 mm converging shape and 30 mm converging shape, respectively.