Scale Effect on Combustion Characteristics of N₂O/PE Hybrid Rocket

N₂O/PE 하이브리드 로켓의 스케일 변화에 따른 연소특성 연구

This paper describes the scale effect of hybrid rocket motor which has blow-down oxidizer supply system. ResuIts show that the scale effect on regression rate is negligible using presently accessible scaling relation for $LN_2O$/PE propellant combination amid the absence of exactly proven scaling relation. It was also found that the characteristic velocity efficiency increases as motor scale increases. However, the characteristic velocity efficiency includes complicated parameters such as post-chamber configuration or geometry which can affect the entire flow field. It is therefore hard to conclude that the increase of efficiency is solely due to the enlargement of motor scale nor draw any conclusion on the scale effect which require a profound understanding of hybrid rocket scaling rules.

본 연구에서는 하이브리드 추진기관 설계에 중요한 변수인 스케일에 따른 연소특성을 분석하였다. Blow-down 시스템을 사용하는 $LN_2O$/PE 추진제 조합에 대하여 분석을 수행하였으며 현존하는 스케일 관계식을 이용한 스케일 변화에 따른 평균 후퇴율의 변화는 크지 않음을 확인하였다. 특성배기속도 효율은 스케일이 커짐에 따라 증가함을 확인하였다. 그러나 특성배기속도 효율은 후방연소실의 형상 등 복잡한 변수가 포함되어 있어 단순한 스케일의 변화에 따른 영향이라고 단정할 수 없다고 판단된다. 이에 특성속도효율 및 국부적인 후퇴율 예측에 관한 하이브리드 로켓 스케일 관계식에 관해서는 확정적인 결론을 도출하기 어려울 것으로 판단된다.