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400 N급 가변추력 로켓엔진용 다중 슬릿형 기체-액체 핀틀 분사기의 유동특성
허수범(Subeom Heo),김대환(Dae Hwan Kim),김인호(Inho Kim),윤영빈(Youngbin Yoon) 한국추진공학회 2022 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.5
본 연구에서는 액체산소와 기체메탄을 추진제로 사용하는 400 N급 가변추력 로켓엔진에 적용하기 위한 다중 슬릿형 기체-액체 핀틀 분사기를 설계하고, 해당 분사기의 추력 단계별 차압과 유량계수를 측정하였다. 추력제어 과정에서 연소실 압력 대비 차압의 비율을 유지하기 위해서는 추력 단계에 따라 액체추진제의 분사 면적을 적절히 조절해야 하는 반면, 기체 추진제는 분사 면적을 변경하지 않더라도 그 비율이 일정 수준으로 유지됨을 확인하였다. 따라서 유동특성의 관점에서 볼 때, 기체-액체 핀틀 분사기의 추력제어는 액체 추진제 분사 면적의 조절만으로도 구현 가능함을 확인하였다. In this study, a multi-slit type gas-liquid pintle injector for a 400 N class LOX/GCH4 throttleable rocket engine was designed, and its pressure drop and discharge coefficient for each throttling level condition were measured. It was found that to maintain the ratio of combustion chamber pressure and pressure drop during throttling, the liquid propellant injection area should be controlled properly, but the gas propellant injection area did not need to be adjusted. Therefore, from the point of view of flow characteristics, the throttling of a gas-liquid pintle injector could be realized by only adjusting the liquid propellant injection area.
연소시험 조건 기반 총운동량비에 따른 가변추력 핀틀 분사기의 분무각 분석
허수범,김대환,이수지,윤영빈,Heo, Subeom,Kim, Dae Hwan,Lee, Suji,Yoon, Youngbin 한국분무공학회 2020 한국액체미립화학회지 Vol.25 No.3
Throttleable rocket engines are in high demand due to the diversification of space missions. Pintle injector is known to be suitable for throttleable rocket engines, because of its high efficiency in overall thrust zone. In this study, the relationship between spray angle of a throttleable pintle injector and total momentum ratio based on hot fire test conditions was investigated. As a result, the spray angle in 100% and 60% throttling level is higher than the spray angle obtained by the case which considers only propellant mass flow rate, owing to higher total momentum ratio (TMR). The results of this study may be useful for predicting spray angle in hot fire test.