연료 과농 가스발생기의 연소 가스 물성치에 관한 연구

Abstract

액체 로켓 엔진용 가스발생기 개발을 위해서는 추진제 O/F ratio에 따른 연소 가스의 열역학적 물성치 예측이 필수적이다. 본 연구에서는 액체산소/Jet A-1 조합의 연료 과농 가스발생기의 실 추진제 연소 시험을 통해 O/F ratio 변화에 따른 연소 생성 가스의 온도를 계측하였다. 또한 연소실 내 동압 섭동 측정 및 정압 측정 결과를 이용하여 비열비, 가스 상수, 정압 비열과 같은 연소 가스의 열역학적 물성치를 간접적으로 산출해내었다. 본 실험값은 화학평형코드 결과를 통해 구한 보간 계수를 이용한 예측 결과와 비교해보았을 때 동일한 경향 및 유사한 값을 가지는 것으로 밝혀졌으며 이는 보간 계수 예측 방법이 설계 도구로 충분히 적용 가능하다는 결과를 확인하였다. It is essential to predict thermodynamic properties of combustion gas with respect to a propellant mixture ratio for the development of a gas generator for a liquid rocket engine. The present study shows the temperature measurement of exit combustion gas as a function of a mixture ratio through the series of combustion tests of a fuel-rich gas generator with liquid oxygen and Jet A-1. The measurements of dynamic and static pressures, and combustion gas temperatures allowed the estimation of thermodynamic properties like a specific heat ratio, a gas constant, and a constant pressure specific heat of the combustion gas. The comparison of the experimental results with predictions made by interpolation parameters obtained from the modification of the chemical equilibrium code indicates that the interpolation method calibrated using the temperature measurements can be utilized as an effective tool for the initial design of a fuel-rich gas generator.