하이브리드 추진기관의 swirl 유동의 연소율

전문가 제언

○ 하이브리드 로켓 모터는 안전성과 취급 용이함에도 불구하고 동급 추력이나 비추력의 기존 고체추진기관보다 연소율이 25-30%가 낮아 활성화되지 못하고 있다. 따라서 부족한 연소율을 증가시키기 위하여 연료 대비 산화제를 크게 하거나 연료 질량 흐름을 촉진시키기 위하여 여러 개의 연료 포트를 갖도록 주조하거나, 여러 분사기, 연료 포트 길이를 증가 등으로 연료 그레인의 연소면적을 늘리는 시도를 하였다.

 

○ 이와 같이 세계적으로 하이브리드 로켓 추진기관의 연소율 증가에 대한 연구는 다양한 방법으로 진행되어 오고 있다. 즉 언급한 방법 이외에도 고체 로켓 추진제에서 시도되는 원료에 금속 분말을 가미하는 조성의 연구는 물론이려니와 연소 영역에서 연료 그레인 표면으로 열전달을 증기시키는 방법, 그리고 기본적으로 연료와 산화제의 혼합과 연소 체재 시간의 증가를 통한 연구도 진행되고 있다.

 

○ Whitmore 등은 나선형 포트를 이용하여 하이브리드 로켓 모터의 연료 연소율을 증가시키는 방안을 제안하였는데, 나선 포트는 주어진 포트 길이에서는 유동통로가 길어지는 효과와 원심 효과도 유발되어 경계층 두께도 감소되는 효과 등으로 연소율이 증가되고 있다.

 

○ Potchara 등은 논문에서 swirl을 만들어 연소율을 증가시키는 경우 그 예측방법을 시험 결과와 비교하여 제안하고 있다. Swirl의 수와 분사각도를 인자로 하여 조사하여 예측 방안이 효과가 있음을 제시하고 있다. Swirl 유동은 원래의 축방향의 유동 위로 접선 방향의 유동이 효과적으로 흐르게 되는 것으로, 과거 수 십 년 동안 swirl 유동의 증강 효과를 관찰 하여왔는데, 그 중에. Knuth 등은 전방과 후방의 분사로 역방향 와류를 형성함으로서 표준의 축방향 유동과 비교하여 연소율이 8배나 증가되는 것을 관찰하기도 하였다.

 

○ 이에 비하면 우리나라의 하이브리드 로켓에 대한 연구는 매우 미미한 수준인데 이들 다른 나라의 연구와 결과를 참조할 만하다.

저자

Potchara Wongyai, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

일반기계

연도

2016

권(호)

32(1)

잡지명

Journal of propulsion and power

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

18~22

분석자

이*호

분석물

• 하이브리드 추진기관 swirl 유동의 연소율.pdf [421,532 byte]

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