이정표
(한국항공대학교 대학원 항공우주 및 기계공학과)
,
조성봉
(한국항공대학교 대학원 항공우주 및 기계공학과)
,
김수종
(한국항공대학교 대학원 항공우주 및 기계공학과)
,
윤상규
(한국항공대학교 대학원 항공우주 및 기계공학과)
,
박수향
(한국항공대학교 대학원 항공우주 및 기계공학과)
,
김진곤
(한국항공대학교 항공우주 및 기계공학과)
하이브리드 추진 시스템에서의 산화제 종류에 따른 연소특성을 알아보기 위한 연구를 수행하였다. 산화제는 $GN_2O$와 GOX를 사용하고, 고체연료는 폴리에틸렌(PE)을 사용해 연소시험을 하였다. 산화제 종류에 따른 연소특성은 O/F 비에 따른 화염온도로 해석이 가능하였으며, $GN_2O$가 GOX보다 하이브리드 추진 시스템의 산화제로 효율이 좋음을 확인하였다 산화제의 유량은 직경이 다른 여러 개의 쵸킹 오리피스로 제어했고, 산화제 공급 유량범위는 $0.0138{\sim}0.0427kg/sec$ 이었다. 산화제 종류에 따른 연소특성을 표현하는 실험식은 고체연료의 질량유속으로 나타냈고, 이는 물질전달 수와 산화제의 질량유속으로 얻어진다.
하이브리드 추진 시스템에서의 산화제 종류에 따른 연소특성을 알아보기 위한 연구를 수행하였다. 산화제는 $GN_2O$와 GOX를 사용하고, 고체연료는 폴리에틸렌(PE)을 사용해 연소시험을 하였다. 산화제 종류에 따른 연소특성은 O/F 비에 따른 화염온도로 해석이 가능하였으며, $GN_2O$가 GOX보다 하이브리드 추진 시스템의 산화제로 효율이 좋음을 확인하였다 산화제의 유량은 직경이 다른 여러 개의 쵸킹 오리피스로 제어했고, 산화제 공급 유량범위는 $0.0138{\sim}0.0427kg/sec$ 이었다. 산화제 종류에 따른 연소특성을 표현하는 실험식은 고체연료의 질량유속으로 나타냈고, 이는 물질전달 수와 산화제의 질량유속으로 얻어진다.
In this study, the combustion characteristics was studied with various oxidizer in hybrid propulsion system. In this experiments $GN_2O$ and GOX were used as oxidizer, and PE was used as fuel. The combustion behavior was explained by flame temperature with mass O/F ratio, and the use of <...
In this study, the combustion characteristics was studied with various oxidizer in hybrid propulsion system. In this experiments $GN_2O$ and GOX were used as oxidizer, and PE was used as fuel. The combustion behavior was explained by flame temperature with mass O/F ratio, and the use of $GN_2O$ as the oxidizer caused a increase in combustion efficiency with GOX in the same hybrid motor. The mass flow rate of gaseous oxidizer was controlled by the several chocked orifices that have different diameter, and the oxidizer supply range was $0.0138{\sim}0.0427kg/sec$. As result, the empirical relation for oxidizer type was represented by mass flux of solid fuel, it was obtained with mass transfer number, and mass flux of oxidizer.
In this study, the combustion characteristics was studied with various oxidizer in hybrid propulsion system. In this experiments $GN_2O$ and GOX were used as oxidizer, and PE was used as fuel. The combustion behavior was explained by flame temperature with mass O/F ratio, and the use of $GN_2O$ as the oxidizer caused a increase in combustion efficiency with GOX in the same hybrid motor. The mass flow rate of gaseous oxidizer was controlled by the several chocked orifices that have different diameter, and the oxidizer supply range was $0.0138{\sim}0.0427kg/sec$. As result, the empirical relation for oxidizer type was represented by mass flux of solid fuel, it was obtained with mass transfer number, and mass flux of oxidizer.
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문제 정의
왔다. 그러나 고체연료 종류의 차이와 연소 시간 등을 고려할 수 없는 문제점이 있어, 이런 특성을 고려할 수 있는 고체연료 연소율로 연소 특성을 표현하였다. 하이브리드 로켓의 연소 특성을 표현한 식은 Eq.
O2, NQ, H2O2, HAN 등이 하이브리드 산화제로 쓰이고 있는데, 동일한 연료에서 산화제에 따른 연소특성을 비교한 바가 많지 않다. 따라서 본 논문에서는 하이브리드 추진 시스템에서 고체연료는 PE, 산화제로는 GN2O, GOX® 이용해산 화제에 따른 연소 특성 변화를 알아보고자 한다.
제안 방법
- 산화제는 GNQ와 GOX를 사용하고, 고체연료는 PE를 사용해 산화제 종류에 따른 연소 특성을 O/F 비에 따화염 온도로도로 해석하였다. - 산화제로 GNQ를 사용한 경우가 산화제로 GOX를 사용한 경우보다 효율이 높음을 확인했다.
32를 적용하여 실험식으로 표현하고 실험 결과와 비교하고 있다. 물질전달 수는 각 국부 점에서의 실험 O/F 비를 고려하여 결정하였다.[6, 7 , 8] 각 산화제에 따른 실험식은 Eq.
대상 데이터
이산화제 유량 .범위는 Pennsylvania State University[4]에서 실험한 산화제 유량 범위와 일치하는 구간으로, 산화제로 GN2O를 사용한 경우 고체연료의 연소율이 산화제로 GOX를 사용한 경우보다 낮게 나타난다.
성능/효과
- 산화제 GN2O를 사용함으로 하이브리드의 단점이었던 O/F Shift 현상이 GOX를 사용할 때에 비해 많이 개선되었고, 넓은 산화제 유량 범위에서도 GNQ를 효율적으로 사용 할 수 있음을 확인했다.
산화제로 GNQ를 사용한 경우가 산화제로 GOX를 사용한 경우보다 효율이 높음을 확인했다.
4와 같다. 실험값과의 평균 제곱 오차는 GNQ를 사용한 경우 약 7.3%, GOX를 사용한 경우 약 1.5%로, 실험식은 신뢰성 오차 범위 내에서 산화제 종류에 따른 연소 특성을..
연구 결과, 산화제 유량 0.018 ~ 0.028 kg/sec에서 산화제로 GNQ를 사용했을 때 시스템이 간단해지는 장점은 있지만, GOX를 사용했을 때보다 성능이 떨어지는 결론을 보였다.[4] 본 논문에서는 하이브리드 연료로 PE를 사용하고, 산화제로 GOX, GN?。를 사용해 이에 대한 실험적 검증과 연소 특성 변화에 대해 연구를 하고자 한다.
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