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KARI 30톤급 액체 로켓 엔진 노즐 유동 화학 평형 해석
Chemical Equilbrium Analysis of the $30\\;ton_f$ - class KARI LRE Nozzle Flow 원문보기

한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.12 no.3 = no.46, 2008년, pp.9 - 15  

이대성 (부산대학교 항공우주공학과 대학원) ,  강기하 (부산대학교 항공우주공학과 대학원) ,  조덕래 (부산대학교 항공우주공학과 대학원) ,  최정열 (부산대학교 항공우주공학과) ,  최환석 (한국항공우주연구원 연소기팀)

초록
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고고도 추진 기관으로 개발되고 있는 항공우주연구원의 30톤급 액체 로켓 엔진 노즐 성능의 신뢰성 있는 성능 예측을 위하여 화학적 동결 및 평형 유동 해석을 수행하였다. 해석은 이전의 연구에서 개발된 해석 코드를 보완하여 수행하였다. 비평형 해석이 가장 신뢰할 만한 방법이기는 하지만 수렴특성과 불확실성을 고려할 때 연계된 동결 및 평형 해석이 비용측면에서 효율적인 방법임을 확인 할 수 있었다. 이 해석으로부터 노즐 유동의 팽창 과정에서 나타나는 화학적 재결합 효과에 의한 열 및 운동에너지의 회복 및 점성 효과를 고려한 신뢰성 있는 성능 예측을 할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Nozzle flow analyses of $30\;ton_f$-class KARI liquid rocket engine for high altitude propulsion are carried out using a chemically frozen and equilibrium flow analysis code developed previously. It is considered that the combined frozen- and shifting- equilibrium analysis is cost-effecti...

주제어

#액체 로켓 엔진   #노즐 유동   #화학 평형   #성능 해석  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 보다 정확한 노즐 입구 조건을 계산하기 위해 수정된 연소실의 화학 평형 해석 방법과 기존에 개발된 노즐 내의 화학 평형 해석 코드를 이용하여 현재 항공우주연구원에서 개발 중인 30톤급 액체 로켓 엔진의 노즐 유동을 해석하고 추진 성능을 평가하였다.

가설 설정

  • 다음의 Table 1에서 엔진의 설계 사양을 간단히 정리하였다.[4] 연소실은 단열 정압 과정으로 가정하였으며, 연소실 입구 유량 및 반응 후 유속을 고려한 엔탈피 보존식을 이용하여 연소실의 온도를 결정하였다. 화학 평형 해석으로부터 얻어진 결과와 NASA CEA[5] 코드를 이용한 결과를 비교하여 Table 2에 정리하였다.
  • 4절에 제시된 식을 이용하여 계산했다. 본 연구에서 고려한 액체 로켓 엔진은 고고도용 로켓이기에 지상 추력은 고려하지 않았으며, 출구 배압은 진공 상태를 가정하였다. 진공 상태의 비추력 값은 고공에서 가질 수 있는 엔진의 이상적 최대 성능으로서의 의미를 가진다.
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참고문헌 (5)

  1. Sutton, G. P., Rocket Propulsion Elements, 6th ed., John Wiley & Sons Inc., 1992 

  2. 최정열, 최환석, "액체 로켓 노즐의 열화학적 성능해석," 한국항공우주학회지, 31권 1호, 2003, pp.85-96 

  3. 신재렬, 최정열, 최환석, "화학 평형과 열복사를 고려한 로켓 플룸 유동 해석," 한국추진공학회지, 제9권 제1호, 2005, pp.35-46 

    원문보기 상세보기

  4. 한영민, 김종규, 이광진, 서성현, 임병직, 안규복, 최환석, "30톤급 액체로켓엔진 연소기 연소시험 성능결과," 29회 한국추진공학회 추계학술대회, 2007, pp.139-143 

  5. Gordon, S, and McBride, B.J, "Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Composition and Applications," NASA RP-1311, Oct., 1994 

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