• 한국분무공학회지
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• 제25권3호
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• pp.126-131
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• 2020

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.

• 한국추진공학회지
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• 제26권2호
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• pp.60-71
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• 2022

최근 발사체 시장의 저비용·재사용 발사체 개발 움직임은 여러 방향으로 세분화되고 있으며, 그중 하나는 가변추력 엔진 개발이다. 또한, 우주 선진국들은 그 청정성 때문에 차세대 우주발사체 추진제로 메탄을 선택하여 연구개발을 진행하고 있다. 본 연구에서는 이에 기체메탄과 액체산소를 추진제로 사용하는 가변추력 핀틀 분사기를 개발했고, 고압 수류시험과 고압 연소시험을 통해 분무 및 연소 특성을 분석했다. 개발된 가변추력 핀틀 분사기는 이중 슬리브 구조를 가졌으며, 반복적인 상압수류, 고압수류 및 연소시험에서 기밀성과 작동성 등에 문제없음을 확인할 수 있었다. 그러나 목표했던 추력 조절 범위는 연소시험에서 달성치 못하는 등 설계상의 문제점이 발견되어 보완이 필요하다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권4호
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• pp.107-118
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• 2017

현재 국내외적으로 달 탐사에 대한 관심이 높아지고 있다. 달 탐사를 위해서는 가변추력 엔진 기술의 확보가 매우 중요하다고 할 수 있다. 엔진 추력 조절 방식 중 면적 조절을 통한 유량 변경 방식은 가장 신뢰성 있는 기술로 평가되며, 대표적으로 핀틀 분사기가 있다. 핀틀 분사기는 구조가 비교적 단순하며 연소불안정에 강하다는 강점을 가진다. 따라서 현 시점에서 가변추력을 위해 신뢰성 있는 기술로 여겨지는 핀틀 분사기에 대한 연구가 선행될 필요가 있다. 본 연구에서는 핀틀 분사기의 기본 개념과 설계 인자를 살펴보고 전반적인 설계 절차를 확립하며, 국내외 최신 개발 동향을 파악하고자 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권3호
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• pp.22-30
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• 2011

추력변화를 위한 방법에는 여러 가지가 있는데, 고압력 강하 시스템, 이중 매니폴드 분사기, 가스 분사, 다중 챔버, 펄스 추력, 움직이는 분사기 구성요소 등이 있다. 이 중에서 이중 매니폴드 분사기의 경우에는 하나의 분사기 구조에 서로 다른 두 개의 매니폴드를 가지는 분사기를 결합하는 방식의 분사기인데, 각 분사기는 각각의 연료 공급시스템을 독립적으로 가지고 있어 각 매니폴드마다 독립적으로 유량을 조절 할 수 있다. 본 논문에서는 이중 매니폴드 분사기를 사용하여 넓은 추력범위에서 연료분사의 안정성을 판단하기 위하여 각 매니폴드의 접선방향 유입구 넓이의 비와 분사압력에 따라 분사 형상을 측정하고, 분사기 오리피스 끝단에서 액막 두께를 측정하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제15권4호
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• pp.444-453
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• 2014

A throttleable rocket engine enables operational possibilities such as the docking of spacecraft, maneuvering in a certain orbit and landing on a planet's surface, altitude control, and entrance to atmosphere-less planets. Thus, throttling methods have long been researched. However, dual-manifold injectors, which represent one throttling method, have been investigated less than others. In this study, dual-manifold and single-manifold injectors were compared to determine the characteristics of dual-manifold injectors. Also, the effects of gas injection were investigated with various F/O ratios. To investigate the characteristics, mass flow rate, spray pattern, spray angle, and droplet size were measured. The spray angle and droplet size were captured by indirect photography. About 30 images were taken to assess the spray patterns and spray angle. Also, 700 images were analyzed to understand the droplet distribution and targeting area, moving to the right from the centerline with 1.11-cm intervals. The droplet size was obtained from an image processing procedure. From the results, the spray angle showed two transition regions, due to swirl momentum in the swirl chamber regardless of the F/O ratio. The droplet size showed similar trends in both dual-manifold and single-manifold injectors except in the low mass flow rate region. In the case of the dual- manifold injector, the spray cone was not fully developed in the low mass flow rate region due to low angular momentum in the swirl chamber.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권10호
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• pp.868-874
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• 2015

가변추력은 대기가 없는 행성에 착륙하거나, 우주공간에서의 도킹에 필수적인 것으로 알려져 있다. 추력을 조절하기 위해 질유량 조절이 가능한 분사기를 사용하는 방법이 대표적으로 알려져 있다. 이에 따라 본 연구에서는 추력조절을 위하여 이중매니폴드 분사기를 사용하여 질유량을 조절하였다. 이중매니폴드 분사기의 주요 변수 중 하나로 판단되는 접선방향 유입구의 개수의 변화에 따른 분사특성을 확인하기 위하여 분무각, 분무패턴을 포함하는 외부유동을 측정하였으며 내부유동 특성 파악을 위한 film thickness를 확인하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제21권1호
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• pp.13-19
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• 2016

Atmospheric spray characteristics were experimentally compared between liquid-gas and liquid-liquid sprays of a pintle injector. In order to study spray characteristics, water and air were used as the simulants and the visualization technic was adopted. Spray images were acquired by using a backlight method by a high-resolution CMOS camera. As a result, when the pintle opening distance increased, liquid sheets became unstabled and fluttering droplets increased. In the liquid-gas case, the breakup performance increased as the pressure of gas injected from the annular orifice increased. In the liquid-liquid case, atomization efficiency decreased as the pressure of liquid injected from the annular orifice increased. Spray angles presented a similar trend between two cases. At the same momentum ratio, the spray angle of liquid-liquid case was lower than the angle of liquid-gas case.

• 한국추진공학회지
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• 제25권4호
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• pp.12-18
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• 2021

본 연구에서는 추력 제어용 추진제 조성 개발을 위해 고 압력지수 추진제를 만들고자 하였다. 프리폴리머로 PCP를 사용하며 니트라민 계열의 산화제인 HMX와 HNIW 기반 추진제를 제조하여 각각의 연소특성을 비교하였다. HMX에 비해 HNIW가 추진제의 연소속도, 비추력 그리고 화염온도에 큰 영향을 준다는 것을 알았다. 또한, AP를 조 산화제로 사용할 경우, 추진제의 연소속도, 비추력 및 화염온도는 미세 AP 함량, 총 고체 함량 그리고 가소제 양이 증가할수록 병행 상승하였으나, 압력지수는 오히려 낮게 나타났다. 그리고, 여러 압력 구간에서 온도에 따른 연소특성 변화를 알아보기 위해 150 psia부터 2,500 psia사이 구간에 대해 PCP/Nitramine/AP 추진제의 연소속도에 대한 온도 민감도를 측정하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권3호
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• pp.79-86
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• 2021

추력조절이 가능한 가변유동형 덕티드 로켓(VFDR; Variable Flow Ducted Rocket)의 기초연구 목적으로 가스발생기와 유량조절장치를 개발하여 지상연소시험을 수행하였다. 연소시험을 통하여 본 개발에 대한 내열성, 연소시간, 압력 및 온도와 같은 성능 요구조건의 충족 여부를 확인하였으며 Boron/MgAl/AP 등을 혼합한 연료농후 고체추진제의 연소특성을 분석하였다. 유량조절장치는 Plunger 타입으로 개발하여 토출면적 조절로 유량 및 압력을 제어할 수 있음을 확인하였다. 그러나 토출 유로 내 연소 생성물 부착으로 인한 토출면적 감소에 따라 압력 안정화 구간 없이 연소압력이 증가하는 경향을 나타내었다. 토출면적 감소로 인한 압력증가의 연소특성 분석은 본 논문의 Part 2에서 다루어진다.