발사 시험을 통한 물로켓 비정상 추진이론 검증

국문 초록 (Abstract)

물로켓은 추진제 배출에 따라 내부 압력이 감소하는 비정상 유동과 연수에 의한 열발생이 없다는 점을 제외하고 액체로켓과 동일한 원리로 작동한다. 선행된 물로켓 비정상 추진 이론 모델은 비정상 비압축성 액체추진 및 비정상 압축성 기체추진 구간으로 나뉘어 정립되었다. 본 논문에서 다양한 추진제량 및 공기압 조건으로 다수의 시험을 수행하여 이론 결과와 비교하였다. 비정상 추진 이론이 지상 실험 결과를 잘 예측함에도 불구하고 비행 시험 결과는 이론 예측 고도를 초과하는 결과를 보여주었다. 시험 결과가 이론 값을 초과하는 이유는 이는 압력용기에 축척된 변형 에너지가 추진성능에 추가적인 영향을 미치는 것으로 추론된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The water rocket operates is in same principle with the liquid rocket, except for the absence of combustion heating and unsteady flow dynamics from the pressure decrease by the propellant exhaust. The preceding model for the unsteady propulsion of water rockets was established by dividing it into unsteady incompressible liquid propulsion and unsteady compressible gas-phase propulsion. In this paper, a number of experiments were conducted under different propellant quantities and air pressure conditions, comparing them with theoretical results. Despite the unsteady propulsion theory accurately predicting ground test results, flight tests exhibit altitude higher than the theoretical estimation. This discrepancy is inferred to be due to the additional impact of accumulated deformation energy in the pressure vessel affecting propulsion performance.