[보고서]고온/고압 환경의 산화제 과잉 연소가스에 의한 기체-액체 분사기 특성에 관한 연구

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고온/고압 환경의 산화제 과잉 연소가스에 의한 기체-액체 분사기 특성에 관한 연구

The Study on the Characteristics of Gas-Liquid Injector by Oxidizer Excess Combustion Gas in High Temperature/High Pressure Environment

과제명	액체엔진 고성능화 선행기술 연구
주관연구기관	한국항공우주연구원 Korea Aerospace Research Institute
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2020-01
과제시작년도	2019
주관부처	과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT
등록번호	TRKO202000005379
과제고유번호	1711094359
사업명	한국항공우주연구원연구운영비지원(R&D)(주요사업비)
DB 구축일자	2020-05-30

초록
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② 연구개발목표
본 연구에서는 발사체의 고성능화를 위하여 필수적인 고온-고압 환경의 산화제 과잉 연소가스에 의한 기체-액체 분사기 특성에 관한 시험을 수행하며, 이에 적용되는 분사기를 평가하고자 한다. 연구 개발 목표는 다음과 ...

② 연구개발목표
본 연구에서는 발사체의 고성능화를 위하여 필수적인 고온-고압 환경의 산화제 과잉 연소가스에 의한 기체-액체 분사기 특성에 관한 시험을 수행하며, 이에 적용되는 분사기를 평가하고자 한다. 연구 개발 목표는 다음과 같다.
◦ 고온/고압 환경의 산화제 과잉 연소가스에 적용 가능한 기체-액체 분사기를 개발하여 연소기에 적용 및 평가

③ 연구개발내용
향후 한국형 발사체 고성능화를 위해서는 다단 연소 사이클 엔진이 필수적이라 할 수 있으며, 케로신/액체산소를 사용하는 산화제 과잉 예연소기의 개발이 반드시 선행되어야 한다. 산화제 과잉 예연소기 개발에 있어서 실제 발사체에 쓰이는 크기가 아닌 축소형으로 예연소기를 개발, 제작 및 실험을 진행해야 한다. 또한 산화제 과잉 예연소기의 경우는 고온/고압에서 운용되기 때문에 이를 위한 내산화성 배관 개발, 제작 및 예연소기 연계 실험 또한 같이 진행되어야 한다. 위의 실험들에 대한 검증이 완료되면 산화제과잉 연소가스에 적용 가능한 기체-액체 분사기를 개발이 가능해진다.
상세 세부 연구 내용을 요약정리 하면 다음과 같다.
◦ 국내외 기술자료 조사 및 분석
◦ 산화제 과잉 예연소기 개발, 제작 및 실험
◦ 내산화성 배관 개발, 제작 및 예연소기 연계 실험
◦ 2종의 기체-액체 분사기 개발

④ 연구개발성과
◦ 국내외 학술대회 1편
◦ 인력 양성(참여 기준) : 석사 5명, 박사 3명

⑤ 활용계획 및 기대효과
◦ 경제적 효과 : 산화제 과잉 예연소기 개발과정에서 재질 적용 문제로 야기되는 개발비용 증가 및 일정지연 문제를 최소화하여 개발비용 절감
◦ 기술적 효과 : 고온/고압 환경의 산화제 과잉 연소가스에 적용 가능한 기체-액체 분사기를 개발하여 다단연소 사이클의 연소기에 적용하여 액체로켓엔진 고성능화를 이룰 수 있음. 이러한 다단연소 사이클 엔진 적용은 발사체 성능을 향상시켜 향후 달탐사, 정지궤도 발사체 개발에 기여할 수 있음
◦ 기타 효과 : 재질 평가를 통한 추진기관 연구에 활용, 항공우주 전문 인력 양성

(출처 : 요약문 3p)

Abstract
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② Objectives
In this study, the tests for characteristic of gas - liquid injectors operating on oxygen-rich combustion gas in h...

② Objectives
In this study, the tests for characteristic of gas - liquid injectors operating on oxygen-rich combustion gas in high temperature and high pressure environment which are essential to attain high performance of launch vehicles are conducted, with evaluation of applications. The goal of study is as follows.
◦ Development the gas-liquid injectors applicable on oxygen-rich combustion gas in high temperature / high performance environment, for application and evaluation in combustor.

③ Contents
Staged combustion cycle engines are essential to attain high performance of the KSLV program in the future, and development of oxygen-rich preburners using kerosene & liquid oxygen should be preceded. To develop oxygen-rich preburner, development, building & test should be conducted using down scale model rather than the real size one. In addition, an oxidation resistant tubes should be developed, builded and tested with preburner due to its high temperature and high pressure operation condition. After verifications of tests above-mentioned are completed, the development of liquid-gas injectors can be available. The summary of specific research objects are as follows.
◦ Investigation and analysis of technical material, domestic & overseas.
◦ Development, building & test of oxygen-rich preburners.
◦ Development, building & test with preburners of oxidation resistant tubes.
◦ Development of 2 types of gas-liquid injector.

④ R & D Achievements
◦ Treatise presented at relative conferences : 1
◦ Manpower training(participant) : 5 M. D. Cand., 3 Ph. D. Cand.

⑤ Application and Effect of The Research
◦ Economic effect : Reduction of development cost and schedule delay caused by the issues with material application during development of oxygen-rich preburners.
◦ Technical effect : Gas-liquid injectors that can be applied to oxygen-rich combustion gas in high temperature / high pressure environment are developed and applied to the staged combustion cycle combustors to achieve high performance of liquid rocket engines. These applications of staged combustion cycle engines can improve performance of the launch vehicles, so those can contribute to future moon exploration missions and geostationary projectile missions.
◦ Others : The result of material evaluation can be used to research other propulsion engines, and to train aeros paces pecialists.

(출처 : SUMMARY 4p)

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Contents
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