• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.1016-1020
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• 2017

본 연구는 실물형 발사체 연소실에서 발생하는 연소불안정을 모사하여 검증하는 시험 설비의 개발을 위해 진행됐다. 연소불안정 모사시험설비 개발을 위해 3개의 인젝터를 일렬로 배치한 분리형 헤드 엔진을 설계/제작했으며, 예비운영을 통해 검증했다. 분리형 헤드에 대한 수류시험을 통해 차압에 따른 유량과 분무형태를 확인했으며, 실추진제 분무시험와 연소시험이 진행됐다. 10bar에서 예비운용시험을 진행하였으며, 연소 시험 결과 연소실 압력이 목표 압력에 비해 상당히 낮게 계측되었다. 이는 저압 시험이었기 때문으로 판단되며, 향후 고압 시험에서 해결될 것으로 예상된다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권2호
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• pp.60-66
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• 2014

액체로켓엔진 연소기의 연소안정성을 평가하기 위한 방법으로 연소 시 외부 교란을 공급하여 안정성 특성을 확인하는 방법이 사용된다. 본 논문에서는 연소기의 연소안정성 평가시험을 위한 펄스건 기폭시험에 대한 연구를 수행하였다. 비연소조건에서 펄스건 기폭시험을 수행하여 압력파의 강도를 확인함으로써 펄스건의 장약량을 결정하였다. 동일한 연소기 헤드에서 펄스건이 적용되지 않은 14번의 연소시험 동안 연소불안정이 나타나지 않았지만, 펄스건이 적용된 두 번의 탈설계점 조건에서는 연소불안정 현상이 발생하였다. 이로부터 펄스건을 이용한 기폭시험이 연소안정성 평가의 방법이 될 수 있음을 확인하였으며, 연소안정성 판정을 위한 연소시험 횟수를 줄일 수 있는 방법임을 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권1호
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• pp.29-36
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• 2014

하이브리드 로켓 연소에서는 다양한 종류의 저주파수 연소 압력진동이 나타난다. 10Hz 대역의 저주파수 압력진동은 고체연료와 연소가스의 열 관성 차이 때문에 발생하지만 그외의 저주파수 진동은 고체로켓에서 관찰되는 헬름홀츠 및 $L^*$ 모드에 의해 발생하는 것으로 연소실 부피 변화와 밀접한 관련이 있다. 따라서 유동 특성이 고체로켓과 유사한 하이브리드 로켓 연소에서 연소실 부피 변화는 저주파수 특성에 영향을 미치는 중요한 인자이다. 본 연구에서는 연소실과 후연소실의 형상 변화에 따른 연소 압력의 저주파수 특성 변화를 관찰하였다. 특히 주 연소실과 후연소실의 부피 비가 특정한 값이 되면 연소 도중에 10~30Hz 연소 압력 진동의 진폭이 갑자기 증폭되는 연소불안정 현상이 나타났다. 산화제 유량 조절 및 연료 변경에 의한 O/F 비 변화는 연소 압력의 저주파수 증폭과 무관한 것으로 밝혀졌다. 후연소실로 연소가스가 팽창할 때 발생하는 와류 흘림 현상이 저주파수 불안정 현상과 직접적인 관련 있는 것으로 판단되며 이에 관한 연구가 더 필요하다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.207-210
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• 2005

이중 동축 스월 분사기를 가진 연료과잉 가스발생기의 연소시험에 대한 결과가 논의되었다. 특히, 모사 연장부 배관과 인젝터의 RN에 따른 연소불안정의 발생여부를 조사하였다. RN = 0.5인 분사기를 갖는 가스발생기 시제품에서는 연장부 배관을 설치함으로써 연소불안정의 발생이 억제되고 있음을 확인하였지만, 시제품 RN = 1.5인 분사기를 갖는 가스발생기의 경우에는 연장부 배관을 설치하더라도 연소불안정이 발생하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.430-432
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• 2011

희박 예혼합 가스터빈에서 발생되는 연소 불안정 현상의 메커니즘을 규명하기 위하여 입구 속도 변동에 대한 열발생 변동을 정량화한 화염 전달 함수가 실험적으로 규현되었다. 이를 위하여 실제 가스 터빈과 유사한 형태를 갖는 모형 연소기가 제작되었으며, 열발생율의 측정을 위한 가시화 연소기가 장착되었다. 또한 흡기 속도의 변조를 위하여 가변 속도 모터 및 유량 제어 장치가 설계되었고, 이러한 장치들을 통하여 입구 속도 변동이 열발생율의 진폭에 미치는 영향 및 화염 구조의 변화를 실험적으로 계측하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권5호
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• pp.92-100
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• 2010

75톤급 기술검증용 연소기의 연소안정성 시험이 저압 조건에서 수행되었다. 이 시험에 사용된 두 개의 연소기 헤드 중 하나는 631개의 분사기를 가지며, 다른 하나는 721개의 분사기를 가진다. 631개의 분사기를 갖는 연소기 헤드는 연소압력 30 bar에서 자발 불안정이 발생하였고 721개의 분사기를 갖는 연소기 헤드는 동일한 연소압력과 동일한 유량 조건에서 고주파 연소안정성이 유지됨을 보였다. 그러나 721개의 분사기를 갖는 연소기 헤드는 연소압력 20 bar에서 자발 불안정이 발생하였고 이러한 결과로부터 연소기 헤드의 형상은 안정성 경계 영역을 변화시킴을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권3호
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• pp.50-57
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• 2009

본 연구에서는 액체로켓 및 가스터빈 등의 각종 연소기의 연소불안정 특성 연구에 활용하기 위하여, 공급 기체에 인위적인 섭동을 유발할 수 있는 압력 섭동 장치의 설계/개발을 수행하였다. 이를 위하여 디스크 형태의 교란 발생 장치를 설계/제작하고, 디스크 회전속도를 제어하면서 압력 진폭, 주파수와 질량 유량을 측정하였다. 먼저 이 장치를 기존의 연소불안정 연구를 위한 모델 연소기의 스피커를 대신하여 장착한 후 음향공 감쇠 효과 특성 실험을 수행한 결과, 기존의 스피커를 이용한 실험 결과와 거의 유사함을 확인하였다. 또한 일정한 장치 상류 압력 하에서 회전 주파수의 변화는 공급 유량에 영향을 미치지 않고, 가압 압력에 따라 공급 유량을 조절할 수 있음을 확인하였다. 따라서 이 장치는 향후 가진 크기에 제한이 없으며 유동이 있는 상태에서의 연소불안정 특성을 위한 가진 장치와 기체 공기를 이용하는 각종 연소기에서의 기체 교란에 따른 연소 특성 연구에 활용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.48-56
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• 2011

직경 대 길이비(L/D)의 값이 큰 고체 추진기관에서는 축방향 연소불안정 현상이 발생할 가능성이 높다. 일반적으로 이러한 현상을 억제하기 위해 추진제에 금속입자를 포함시키거나 그레인 설계시 축방향 압력 진동을 억제할 수 있도록 형상을 고안한다. Slotted-Tube형 그레인을 적용한 고체 추진기관은 연소시 Slot의 영향으로 인해 축방향 1차 모드 압력진동이 억제되나 연소관 후방 내열재 삭마로 인해 공동이 형성되어 Vortex Shedding에 의한 2차 모드 압력진동이 증폭될 수 있다. 본 연구에서는 4 Slotted Tube형 고체 추진기관의 설계 개선을 통해 Vortex Shedding을 억제하여 연소불안정 현상을 개선하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.474-478
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• 2010

순수 파라핀에 10 wt%의 LDPE를 첨가한 용융성 혼합 연료로 제작한 다이아프램을 장착한 연료를 사용하여 하이브리드 로켓 연소 실험을 수행하였고 다이아프램이 없는 파라핀 연료의 결과와 비교하였다. 용융성 다이아프램을 설치한 경우 강화된 난류와 열전달로 인해 다이어프램 후방의 연료 후퇴율이 크게 증가하였으며 특성속도와 비추력이 증가하였다. 연소 불안정 해석에서는 심각한 연소 불안정이 관찰되지 않았다. 이를 통해 용융성 다이어프램이 용융성 연료를 사용하는 하이브리드 로켓의 낮은 연소 효율 개선에 효과적임을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.107-110
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• 2009

연소불안정현상은 주로 음향파와 열방출률 섭동간의 상호작용에 의해 발생한다고 알려져 있다. 이러한 현상은 헬름홀츠 공진기와 같은 수동제어기를 사용하여 감소시킬 수 있다. 그러나 헬름홀츠 공진기는 일반적으로 좁은 주파수대역에 대해서만 효과가 있는 단점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 다양한 작동 범위에서 효과를 가질 수 있도록 피스톤을 사용하여 헬름홀츠 공진기의 부피를 변화시켜가며 연소불안정현상에 적용하였다. 그 결과 피스톤을 최적위치에 동조시킴으로써 연소 불안정 모드의 진폭을 감소시킬 수 있었다. 또한 이러한 결과를 바탕으로 능동적으로 동조되는 수동제어방식의 가능성에 대해서 알아보고자 한다.