액체 로켓 엔진 연소 불안정 모사를 위한 음향 가진 장치 설계 및 검증 = Design and Verification of Acoustic Excitation Device for Simulation of Liquid Rocket Engine Combustion Instability

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 액체 로켓 연소기의 연소 불안정 모사를 위한 음향 가진 장치를 개발하였다. 1T 모드 모사를 위한 비원통형 연소기에 보조 노즐과 가진 장치가 구성되며, 가진 장치는 서보모터와 가진 휠로 구성된다. 제작된 가진장치는 상온 실험과 연소 실험을 통해 가진장치를 검증하였다. 상온 실험 결과 음향 공진 주파수는 이론값에 가깝게 구현되었으며, 동압 센서 위치에 따라 각 모드에 상응하는 위상 차이를 확인할 수 있었다. 또한 1T 모드에서 연소실 압력의 5% 이상을 교란할 수 있음을 확인하였다. 연소 실험에서는 연소 가스의 음속 변화로 인하여 1T 모드가 아닌 1T1L 모드를 모사하였지만, 가진 장치의 교란 성능은 검증이 되었다. 이를 통해 연소 불안정 모사에 사용되는 가진장치 검증 시험을 성공적으로 수행하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, an acoustic excitation device was developed to simulate the combustion instability of a liquid rocket combustor. A non-cylindrical combustor for 1T mode simulation was composed of an auxiliary nozzle and excitation device, and the excitation device consisted of a servo motor and excitation wheel. The designed excitation device was verified through cold test and combustion test. As a result of the cold test, the acoustic resonance frequency was observed to be close to the theoretical value. Additionally, the phase difference corresponding to each mode could be confirmed according to the position of the dynamic pressure sensor. It was also confirmed that more than 5% of the combustion chamber pressure can be disturbed in the 1T mode. During the combustion test, changes in the sonic velocity of combustion gas led to the simulation of the 1T1L mode instead of the 1T mode. Despite this, the excitation device's disturbance performance was successfully verified. The verification test of the excitation device used for combustion instability simulation was successfully performed.