과산화수소/케로신을 이용한 다중 분사기 엔진 설계 및 수류 실험

Abstract

친환경 추진제인 고농도 과산화수소와 케로신을 추진제로 사용하는 다중 분사기 액체 로켓 엔진을 설계하였다. 엔진의 설계 요구 조건을 결정한 후 엔진의 주요 형상 치수를 이론적인 배경을 통하여 결정하였다. 다중 분사기는 6개의 분사기를 장착하였으며, 상용 해석 툴을 이용하여 과산화수소 매니폴드 내의 유동 해석을 수행하여 매니폴드 내에서 균일한 유량분포 및 냉각성능 확보를 위해 유동 정체 구간과 재순환 영역을 최소화하였다. 매니폴드 유동장 해석 결과를 바탕으로 유동이 최적화 되는 다중 분사기를 제작하였으며, 수류 실험을 통하여 추진제의 유량, 분무각 및 분무 성능을 확인하였다. Multi-injector rocket engine using high-concentrated hydrogen peroxide and kerosene was designed and manufactured. Design requirements of a rocket engine were determined and main geometrical parameters of rocket engine were determined on the basis of fundament. Six coaxial swirl injectors were mounted on the multi-injector engine. Flow analysis in the hydrogen peroxide manifold was performed to minimize stagnation and recirculation zones. Finally, the optimized hydrogen peroxide manifold was manufactured and cold flow test was carried out to confirm mass flow rate per uni-element, spray pattern and atomization characteristics. The results of cold flow test showed that the mixing head design process was successful and enough to use as a essential database for the development of a full-scale engine.