외부혼합 와류분사기를 장착한 액체로켓엔진용 축소형 연소기 개발

Abstract

본 논문에서는 와류분사기를 가진 액체로켓엔진용 축소형 연소기의 설계/제작/시험에 대해 기술하였다. 와류분사기는 내부에 액체산소 외부에 케로신을 공급하여 노즐 외부에서 혼합하는 구조를 가지고 있다. 축소형 연소기는 분사기 헤드, 삭마 냉각방식의 내열재 연소실 그리고 물냉각 노즐로 구성되어 있다. 분사기 헤드는 18 개의 주 분사기, 하나의 중앙 분사기, 연료 메니폴드, 산화제 메니폴드 그리고 추진제 분배기 등으로 구성되어 있다. 축소형 연소기 제작 후 수류시험 및 점화시험을 거쳐 설계점 및 탈설계점에서의 연소시험을 성공적으로 수행하였다. 연소시험결과 분사기 차압은 수류시험시의 값과 비슷하였고 연소효율은 목표치보다 높게 나왔으며, 정상연소시 동압의 진폭은 규격조건을 만족하였고 고주파 연소 불안정은 발생하지 않았다. The procedure of design and manufacture of sub-scale combustor using bipropellant swirl injector with external mixing for a liquid rocket engine are described. The results of cold flow test, ignition test and combustion test of the sub-scale combustor are also given in this paper. The sub-scale combustor uses liquid oxygen(LOx) and kerosene as propellants and has a injector head, an ablative material combustor wall and a water cooled nozzle. The injector head has LOx manifold, fuel manifold, fire face plate, one center swirl injector and 18 main swirl injectors. The cold flow, ignition and combustion tests were successfully performed without damage of combustor. Results of hot firing tests show that combustion efficiency meets the target of design and operations of start and stop cyclogram are stable and high frequency combustion instability does not occur.