하이브리드 추진기관 연소성능에 대한 포트 길이 대 직경 비의 영향

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 등으로 연소율 을 증가시키려는 시도를 하였다.

 

○ 이와 같이 세계적으로 하이브리드 로켓 추진기관의 연소율 증가에 대한 연구는 다양한 방법으로 진행되어 오고 있다. 즉 언급한 방법 이외에도 고체 로켓 추진제에서 많이 적용하고 있는 것과 같이 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. 또 Potchara 등 swirl의 연소율 증가 효과를 조사하였고 Knuth 등은 전방과 후방의 분사로 역방향 와류를 형성함으로서 표준의 축방향 유동과 비교하여 연소율이 8배나 증가되는 것을 관찰하기도 하였다.

 

○ Guobiao Cai 등은 이러한 하이브리드 로켓모터의 연소율을 그레인의 길이-직경 비와 연계하여 CFD 수치 모델을 통하여 예측하고 이를 일련의 연소 시험을 통하여 비교하여 하이브리드 로켓 모터의 길이-직경비의 효과를 검증함과 동시에 수치 모델 적용성을 동시에 조사하였다.

 

○ 이러한 세계 여러 나라의 하이브리드 로캣에 관한 연구에 비하면 우리나라는 이 분야에 관심이 매우 미미한 수준인데 관련 산학연에서 관심을 가져야할 때라고 판단되며, 이들 다른 나라의 연구와 결과를 참조할 만하다.

저자

Guobiao Cai et al

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

일반기계

연도

2016

권(호)

128()

잡지명

Acta Astronautica

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

83~90

분석자

이*호

분석물

• 하이브리드 추진기관 연소성능에 대한 포트 길이 대 직경 비의 영향.pdf [438,680 byte]

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