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다중 홀 핀틀 인젝터와 연속형 핀틀 인젝터의 연소성능 비교
남정수(JeongSoo Nam),이건웅(KeonWoong Lee),구자예(JaYe Koo) 한국항공우주학회 2022 韓國航空宇宙學會誌 Vol.50 No.3
핀틀 인젝터는 추진제 분사면적 조절이 가능하기 때문에 추력제어에 가장 적합한 인젝터이다. 그에 따라 본 논문에서는 액체산소와 기체메탄을 사용하여 다중 홀 핀틀 인젝터와 연속형 핀틀 인젝터의 연소시험을 수행하였다. 특성속도효율로 두 핀틀의 연소성능을 확인하였고, O/F와 연소실 압력에 따라 두 파라미터가 유사한 조건에서 실험결과를 비교하였다. 개도(산화제 분사면적)가 100% 추력조건일 때 다중 홀 핀틀의 효율이 연속형 핀틀보다 다소 높은 결과를 나타내었다. Pintle injector is the most suitable injector for thrust control because it can control the area of propellant injection. Accordingly, the combustion test of multiple hole pintle injector and continuous type pintle injector was carried out in this paper using liquid oxygen and gas methane. The combustion performance of the two pintles was verified with the characteristic speed efficiency, and the experimental results were compared according to the O/F and combustion chamber pressure and under similar conditions. The efficiency of the multi hole pintle was generally somewhat higher than continuous pintle when pintle opening distance(the area of dispensing oxidizer) was in a 100% thrust condition.
가변 핀틀 인젝터에서 핀틀 팁 형상에 따른 분무특성 연구
남정수(Jeongsoo Nam),이건웅(Keonwoong Lee),박선정(Sunjung Park),허환일(Hwanil Huh),구자예(Jaye Koo) 한국항공우주학회 2019 韓國航空宇宙學會誌 Vol.47 No.9
핀틀 인젝터를 사용하는 액체로켓개발에 있어서 분무특성인 분무각도, 액적크기, 액적의 분포정도는 중요한 요소이다. 세 종류의 다중 홀형 핀틀 팁과 연속형 핀틀 팁을 설계하여 분무실험을 수행하였다. 다중 홀형 인젝터에서 홀 개수에 따른 액적크기는 크게 차이가 없었으며, 홀 개수가 많을수록 액적이 균일하게 분포하였다. 연속형 핀틀은 다중 홀형 핀틀보다 액적의 미립화가 잘 이루어지고 공간내로 더 고르게 분산되는 것을 확인하였다. 핀틀의 액체분사면적조절을 통한 추력제어는 다중 홀형보다는 면 접촉 닫힘(face-shutoff)이 용이한 연속형 핀틀이 적합하다. 각 핀틀 팁의 TMR에 따른 분무각을 측정하여 특정한 경향성과 그에 해당하는 경험식을 도출하였다. In the development of the liquid rocket engine using the pintle injector, spray characteristics such as spray angle, droplet size, and distribution of the droplets are dominant parameters. Three different kind of multi hole type pintle tip and a continuous type pintle tip were designed. In the case of multi hole pintle tip, SMD result did not have a significant difference depending on the number of holes. In analysis with visualization images, however, the droplets were uniformly distributed as the number of holes increased. Liquid droplets from continuous type pintle tip were finely atomized and dispersed uniformly than those from multi-hole type pintle tip. In addition, the thrust control by adjusting the liquid injection area of the pintle is suitable for the continuous type, which is easier to face-shutoff rather than the multi hole type. The spray angle of each pintle tip according to TMR was measured to derive a specific tendency and corresponding empirical formula.
박선정(Sunjung Park),남정수(Jeongsoo Nam),이건웅(Keonwoong Lee),구자예(Jaye Koo),황용석(Yongsok Hwang) 한국항공우주학회 2018 韓國航空宇宙學會誌 Vol.46 No.6
환형 갭과 핀틀갭의 면적을 동시에 제어할 수 있는 가변 슬리브 인젝터의 분무특성을 실험적으로 분석하고, 넓은 추력범위에서 일정한 성능으로 제어할 수 있는 방안을 연구하였다. 슬리브의 개도에 관계없이 일정한 차압을 설정한 경우 설계유량을 만족하지 못하는 것을 확인하였다. 이를 개선하기 위해 개도에 따라 환형 갭과 핀틀 갭에서의 차압을 개도에 따라 다르게 적용하였다. 운용범위 내에서 설계 유량을 만족하였고, 선형적인 슬리브 면적으로 25%에서 100%까지 선형적으로 추력제어가 가능한 것을 확인하였다. Experimental analysis of the spray characteristics of the movable sleeve injector, which can simultaneously control the area of the annular gap and the pintle gap, has been studied and a method for controlling the uniform performance over a wide thrust range has been studied. It is confirmed that the design flow rate is not satisfied when the constant pressure difference is set regardless of the opening distance of the sleeve. In order to improve this, the differential pressure in the annular gap and the pintle gap was applied differently according to the opening distance. It was confirmed that the design flow rate was satisfied within the operating range and thrust control was linear from 25% to 100% in linear sleeve area.