• 한국항공우주학회지
• /
• 제32권6호
• /
• pp.110-116
• /
• 2004

고주파 연소불안정을 억제/방지하기 위해서는 가장 먼저 로켓엔진 연소기 내에서 나타나는 음향학적 특성을 파악하여야 하며, 수동안정화기구의 장착에 따른 음향안정성 여분을 정량적으로 비교/평가하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 기존의 실험적 평가방법을 대체할 수 있는 3차원 음향 해석코드를 개발하였으며, KSR-III 엔진 개발과정을 통해 수행되었던 상온음향 시험결과와 비교를 통해 신뢰도를 검증하였다. 연소기내의 주파수 응답특성을 잘 예측하였으며, 특히 배플 장착에 따른 음향감쇠효과를 정량적으로 나타내는 감쇠인 자비와 공진주파수 변이에 대해 실험결과와 일치하는 결과를 나타내었다. 따라서 향후 수동안정화기구를 설계/해석하는데 있어 유용하게 활용할 수 있을 뿐 아니라, 연소안정화와 관련된 다양한 연구에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권11호
• /
• pp.783-789
• /
• 2022

최근 연구에 의하면 하이브리드 로켓의 후연소실로 유입되는 연소유동은 고주파수 와류흘림을 포함하고 있으며, 노즐 벽면과 충돌하여 대향류가 형성되며 점화지연을 동반한 추가적인 연소가 발생하는 것이 확인되었다. 본 연구는 대향류 발생에 의한 점화지연이 연소압력 맥놀이가 나타나는 원인임을 확인하려 한다. 이를 위하여 Culick이 제안한 기존의 열음향 불안정 발생에 대한 에너지 킥 모델에 점화지연 발생을 반영한 수정 모델을 제안하였고 수치계산을 통하여 점화지연의 크기 변화가 열음향 결합에 의한 연소압력 맥놀이 발생을 결정하는 중요한 인자임을 확인하였다. 또한 후연소실 길이가 증가함에 따라 실험에서 관찰된 점화지연 감소는 에너지 킥과 압력의 위상 차의 증가를 가져와 맥놀이현상인 주기적인 압력증폭이 전혀 나타나지 않는 것도 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제36권1호
• /
• pp.62-71
• /
• 2008

액체로켓엔진에서 발생하는 고주파 연소불안정을제어하기 위하여 인젝터의 길이 변화를 줄 수 있는 다중 스월 인젝터의 감쇠효과를 분석하였다. 음향흡수자로서 인젝터의 효과를 분석하기 위하여 인젝터는 1/4 파장 공명기로 해석하였고, 상온에서 감쇠 효과의 적합성을 검증하였다. 인젝터 내부에 형성되는 air core의 부피가 감쇠 효과에 직접적인 영향을 주므로 이를 모사한 다수의 튜브로 실험을 하였다. 실험을 통해 각 모드의 배(anti-node point)에 장착된 인젝터의 수의 증가로 감쇠 효과가 커지는 것을 확인하였다. 또한 1L, 1T, 1L1T 모드에 동조된 인젝터들을 동시에 각 모드의 배에 장착했을 경우, 각 모드에서 단일 모드에 튜닝된 인젝터들을 장착하였을 경우와 거의 같은 감쇠 효과를 얻을 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.279-287
• /
• 2010

본 논문에서는 가스터빈 엔진, 로켓 등과 같은 연소시스템에서 발생하는 고진폭-고주파 열음향학적 불안정을 능동적으로 제어하는데 필수적인 동역학적 모델링에 대한 연구 동향을 소개한다. 이를 위하여 1990년대 이후에 진행되었던 연구를 저차의 시스템 모델링 기법을 중심으로 조사하였으며, 특히 물리적 원리로부터 모델의 구조를 결정하고 시스템의 입출력 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 추정하는 그레이박스 접근방법과 물리적 원리의 적용 없이 시스템 특성을 추정하는 블랙박스 기법을 소개한다. 또한 동 분야에 대한 향후 가능성에 대하여 간략히 기술한다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제34권6호
• /
• pp.59-66
• /
• 2006

액체 로켓엔진에서의 고주파 연소불안정 제어를 위한 수동 안정화 제어 기구로 음향공을 적용하여 감쇠 효과의 적합성을 검증하였다. 우선, 기본형 모델링 연소실에서 발생한 유해 공진주파수는 음향공의 동조를 통하여 효과적으로 감쇠될 수 있음을 확인 하였다. 또한, 음향공의 기하학적 형상에 따른 음향 감쇠 효과를 비교하기 위하여, 주요 설계 변수를 변화시킨 몇 가지 음향공 모델에 대해 유해 공진주파수 감쇠 효과를 정량적으로 비교, 분석하였다. 선형음향해석과 실험적 방법 모두 만족할만한 일치성을 나타내었으며, 오리피스 입구 면적이 가장 크거나 오리피스 길이가 가장 짧은 경우에서 감쇠 효과가 가장 크게 나타났다. 결론적으로 음향공을 이용한 최적의 음향공 제어를 위해서는 음향공 부피를 고려한 최적의 음향공 설계가 절대적으로 필요함을 입증한다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.55-66
• /
• 2004

본 논문에서는 로켓 엔진의 고주파 연소불안정 현상이 연소현상과 맞물린 음향학적 현상이라는점과 일반적으로 로켓엔진의 연소실 및 배기노즐이 원통형이라는 점을 고려하여 단면적이 변하는 원통형 관에서 음향, 엔트로피 및 와류 파동방정식의 해를 구하는 방법을 제시하였고 이를 통하여 엔트로피 및 와류파동이 음향파동에 미치는 영향을 수학적으로 해석 및 계산 할 수 있는 방법을 제시하였다. 이를 바탕으로 초음속 노즐에서 음향파동의 반사계수를 계산해 봄으로서 엔트로피 및 와류파동이 음향파동의 반사율을 강화 혹은 약화시킬 수 있다는 것을 보였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.128-134
• /
• 2007

본 논문은 고압 축소형 액체로켓엔진 연소기의 연소 성능과 특성에 관한 것이다. 4개의 고압 축소형 연소기 모델에 대하여 연소시험을 수행하였다. 고압 축소형 연소기는 크게 분사기 헤드부, 재생냉각 방식의 연소실부, 그리고 강제 물냉각 노즐부로 구성되어 있고, 1개의 모델은 연소실을 냉각한 연료가 헤드부로 유입되는 재생냉각 방식의 연소기이다. 연소압력은 70 bar이며 재생냉각 방식의 연소기 모델은 연소시험 중 고주파 연소불안정이 발생하여 하드웨어가 손상되었다. 각각의 고압 축소형 연소기의 연소시험 결과, 성능 비교 및 정압, 동압 특성에 대해 기술하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제32권10호
• /
• pp.93-101
• /
• 2004

액체 로켓엔진에서 발생하는 고주파 연소 불안정성을 예측하기 위해 선형 안정한계를 계산하는 방법을 연구하였다. 기존의 선형이론에 근거하여 유도된 선형 안정한계를 나타내는 안정한계 식을 채택하였으며, 그 식을 구성하는 각각의 항을 정량적으로 평가하는 방안들이 제시되었다. 안정한계 계산에 필요한 열-화학 물성치와 유동 변수를 열역학적 평형계산과 CFD 해석 및 실험 결과로부터 평가하는 구체적 절차들을 상세히 제시하였다. 실제 로켓엔진으로서 시험 데이터가 확보되어 있는 KSR-III 로켓엔진에 대해서 제시한 방법을 적용하여 안정한계 곡선을 구하였다. 계산결과는, 해당 엔진에 대해 정량적으로 타당한 안정한계 곡선을 보여주었다. 이를 토대로 해당 엔진의 안정성 특성을 분석하였다. 본 연구에서 제시된 선형 안정한계 계산 방법은 진정한 예측의 1차적 근사로서 활용할 만한 가치가 있으며, 엔진 개발 초기에 근사적으로 안정성 경향을 분석하기에 유용할 것이다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제11권5호
• /
• pp.72-77
• /
• 2007

액체로켓엔진용으로 내부혼합 동축 와류형 분사기를 장착한 축소형 연소기에 대한 설계 및 연소시험결과를 기술하였다. 추진제는 액체산소 및 케로신이며 연소기는 분사기 헤드, 삭마냉각방식의 연소실 그리고 물냉각 노즐부로 구성되어 있다. 분사기 헤드는 액체산소 매니폴드, 연료 매니폴드, 중앙 분사기 그리고 내부혼합 형태의 18개 분사기로 이루어졌다. 축소형 연소기 연소시험은 성공적으로 이루어졌으며, 분사기의 손상이 발생하지 않았고 연소특성속도는 설계점에서 1756 m/sec을 나타내었다. 고주파 연소불안정은 나타나지 않았지만 탈설계점에서 압력의 저주파 섭동이 기준치를 넘는 결과를 보여주었다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.11-17
• /
• 2007

연소실 설계에 따른 실물형 가스발생기의 연소 안정성 특성에 대한 실험적 연구가 수행되었다. 연소성능에 주요한 영향을 미치는 분사기 헤드에는 1.5의 리세스 수를 갖는 내부 혼합형 이중 스월 분사기 37개가 배치되었다. 본 논문에서는 연소실 길이, 직경, 그리고 교반링 등 연소실 설계 변경에 따른 연소 안정성 특성에 대하여 살펴보았다. 연소시험 결과 연소실의 유효 길이가 줄어듦에 따라 불안정 주파수는 고주파 영역에서 발생되며, 압력의 강도는 전반적으로 줄어들어 유해하지 않은 수준으로 감소가 가능하였다. 하지만 축방향 공진주파수에 해당하는 압력 섭동을 완전히 제거시키지는 못하는 것으로 판단된다.