모멘텀 비를 변화한 다중 동축 선회 젯 분사기의 연소 특성에 관한 연구

Abstract

다단연소사이클 엔진의 산화제 과잉 예연소기에 사용하는 다중 분사기를 다양한 모멘텀 비로 연소 특성을 실험적인 방법으로 연구하였다. 액체 연료-액체 산소-액체 산소가 동시에 공급하는 동축 선회 및 젯 형태의 분사기를 설계하였다. 분사기 내부에서 연소가 발생되며 2000 K 이상의 고온 연소 가스가 생성된다. 이 고온의 연소 가스를 냉각하기 위해서 분사기 외부의 냉각 채널로 액체 산화제가 공급하여 터보펌프 터빈이 열부하를 받지 않은 온도인 700 K 이하로 낮추도록 하였다. 분사기 내부의 고온 연소 가스와 분사기 외부의 저온 액체 산화제의 모멘텀 비에 의한 연소 특성을 확인하기 위해, 모멘텀 비를 MR 3.0, MR 3.3과 MR 3.7로 다르게 하여 3 종의 분사기를 제작하였다. 본 연구에서는 각 타입 별로 연소 시험은 30초 동안 수행한 결과를 비교하였으며, ORPB-A의 경우 연소 안정 구간인 29.0 ~ 29.5 sec에서 연소압력 18.5 MPaA, 연료 유량 0.26 kg/s, 산화제 유량 15.3 kg/s, 터빈입구온도 686 K 을 획득하였다. 연소 효율은 MR 3.0 (ORPB-A)에서 98%로 다른 모멘텀 비보다 우수하였고, 연소 시험 중 연소압, 추진제 유량 등의 섭동이 낮아 안정된 연소 시험이 수행되었다. 연소 불안정은 3종 모두 0.8% 이하로 측정되어 연소 안정성은 우수한 것으로 확인되었다.