Combustion Characteristics of Double Swirl Coaxial Injector in High Pressure Thrust Chamber

이중와류 분사기를 적용한 고압 모델 연소기의 연소 특성 연구

  • 서성현 (한국항공우주연구원 엔진그룹) ;
  • 이광진 (한국항공우주연구원 엔진그룹) ;
  • 한영민 (한국항공우주연구원 엔진그룹) ;
  • 김승한 (한국항공우주연구원 엔진그룹) ;
  • 김종규 (한국항공우주연구원 엔진그룹) ;
  • 설우석 (한국항공우주연구원 엔진그룹)
  • Published : 2004.03.01

Abstract

Experimental study on combustion characteristics of double swirl coaxial injectors has been conducted for the assessment of critical injector design parameters. A reusable, subscale thrust chamber has been fabricated with a water-cooled copper nozzle. Two different configurations of injectors have been tested for the understanding of the effects of recess length on high pressure combustion. Clearly, the recess length drastically affects the combustion efficiency and hydraulic characteristics of an injector. Internal mixing of propellants in an injector with recess number of two increases a combustion efficiency and reveals sound combustion although a pressure drop required for the same amount of mass flow rates increases compared with an injector of recess number of one.

로켓 엔진 분사기 성능에 주요한 영향을 미치는 설계 인자 파악을 위해 이중 와류 동축형 분사기의 연소 특성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 본 시험에서 적용한 강제 냉각 구리 노즐은 모델 연소기를 재 사용할 수 있도록 하였다. 연소 특성에 큰 영향을 미치는 함몰 길이 변화에 따른 연소 특성 변화 파악을 위해 두 가지 종류의 분사기가 제작되어 시험에 사용되었다. 함몰 길이의 변화는 분사기의 연소 시험 시 수력학적 특성뿐만 아니라 연소 효율에 많은 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 함몰 계수가 2인 경우 내부 혼합이 이루어지며 이는 함몰 계수가 1인 경우에 대비하여 연소 효율이 증가하며, 안정된 연소 특성을 보였다 그러나 동일한 추진제 유량을 분사하기 위해 요구되는 압력 차이가 내부 혼합이 이루어지는 경우 상대적으로 상승하는 것으로 밝혀졌다.

Keywords

References

  1. Fisher, S. C., Dodd, F. E., and Jensen, R. J., 'Scaling Techniques for Liquid Rocket Combustion Stability Testing,' Chapter 21, Liquid Rocket Engine Combustion Instability, Progress in Astronautics and Aeronautics, vol. 169, 1995
  2. Dexter, C. E., Fisher, M. F., Hulk, J. R., Denisov, K. P., Shibanov, A. A., Agarkov, A. F., 'Scaling Techniques in Liquid Rocket Engine Combustion Devices Testing,' the 2nd International Symposium on Liquid Rocket Engines, Paris, 1995
  3. Liquid Rocket Engine Injectors, NASA SP-8089, 1976
  4. Huzel, D. K. and Huang, D. H., ' Modem Engineering for Design of Liquid-Propellant Rocket Engines,' AIAA, 1992
  5. 한영민외 8명, 'KSR-III 액체로켓엔진 탈설계점 연소 성능시험,' 한국항공우주학회 추계 학술 발표회 논문집(II), 2002 pp.1045-1052