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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최정열
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수49
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개방형 동력 장치의 연소기를 선회 데토네이션 엔진 (Rotating Detonation Engine, RDE)으로 대체하여 효율을 향상시키고자 하는 연구 (RDE-G/T)가 국제적으로 주목 받고 있다. 이에 대한 일환으로 본 연구에서는 RDE-G/T 연구를 위한 RDE의 실험적 기초 연구를 수행하였다.
RDE 실험 모델 설계 및 제작, 실험 환경 구축을 수행하였으며, 이를 통한 시동 특성, 데토네이션 전파 특성, 추력 및 비추력 성능을 알아보았다. 구성된 RDE는 비예혼합, 비냉각 시스템이며, 가스 상의 에틸렌/산소가 사용된다. 환형 연소실 크기는 길이 75 mm, 내경 50 mm, 두께 4.5 mm이다.
연구 결과, 시동 특성으로서 RDE의 최소 작동 시간은 약 0.4 초이다. 간접적인 방법으로 본 RDE 모델에서 데토네이션이 전파되는 것을 확인하였으나, 현재 연소실 내부 센서 구멍 주위에서 삭마 현상이 발생하고 있어 실험에 어려움을 겪고 있으며, 추후 해결되어야 하는 문제이다. RDE 출구에 conical center body 유무에 따라 추력 성능 비교를 해보았으며, conical center body 적용 시 실험 범위 내에서 10 ~ 30%의 추력 성능 향상이 이루어졌다. 또한 측정된 추력 및 비추력 성능은 정압 연소 기반 로켓 엔진의 성능과 비교하였으며, 현재 RDE에서 40 ~ 80%의 추력 손실이 발생하는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해 RDE 출구에 C-D 노즐은 필수적이라 판단된다.
삭마 현상과 연소실에서의 센서 보호 문제, C-D 노즐 적용은 추후 해결되어야 하는 문제이다.
RDE 실험 모델 설계 및 제작, 실험 환경 구축을 수행하였으며, 이를 통한 시동 특성, 데토네이션 전파 특성, 추력 및 비추력 성능을 알아보았다. 구성된 RDE는 비예혼합, 비냉각 시스템이며, 가스 상의 에틸렌/산소가 사용된다. 환형 연소실 크기는 길이 75 mm, 내경 50 mm, 두께 4.5 mm이다.
연구 결과, 시동 특성으로서 RDE의 최소 작동 시간은 약 0.4 초이다. 간접적인 방법으로 본 RDE 모델에서 데토네이션이 전파되는 것을 확인하였으나, 현재 연소실 내부 센서 구멍 주위에서 삭마 현상이 발생하고 있어 실험에 어려움을 겪고 있으며, 추후 해결되어야 하는 문제이다. RDE 출구에 conical center body 유무에 따라 추력 성능 비교를 해보았으며, conical center body 적용 시 실험 범위 내에서 10 ~ 30%의 추력 성능 향상이 이루어졌다. 또한 측정된 추력 및 비추력 성능은 정압 연소 기반 로켓 엔진의 성능과 비교하였으며, 현재 RDE에서 40 ~ 80%의 추력 손실이 발생하는 것을 확인하였다. 이 결과를 통해 RDE 출구에 C-D 노즐은 필수적이라 판단된다.
삭마 현상과 연소실에서의 센서 보호 문제, C-D 노즐 적용은 추후 해결되어야 하는 문제이다.
목차
1. 서론 11.1. 연구배경 - 11.2. 데토네이션 엔진- 21.2.1. 펄스 데토네이션 엔진 (PDE) 21.2.2. 선회 데토네이션 엔진 (RDE) 31.3. 연구 목표 52. 데토네이션 이론 - 62.1. 아음속 화염과 데토네이션 - 62.2. 데토네이션 해석 73. 실험 장치 구성 및 방법 83.1. 선행 연구 - 83.2. RDE 실험 모델 - 103.3. 장치 구성 143.3.1. Pre-detonator - 143.3.2. 가스 공급 시스템 - 173.3.3. 제어 시스템 - 183.4. 측정 장치 및 방법 203.4.1. 질량 유량 측정 및 이론 213.4.2. Ion probe를 이용한 전파 속도 계산 - 223.4.3. 동압 센서를 이용한 압력 측정 및 전파 속도 계산 - 243.4.4. 데토네이션 생성 유무 간접적 확인 방법 - 253.4.5. 추력 측정 및 이론 274. 실험 결과 - 304.1. 시동 특성 - 304.2. 질량 유량 - 344.3. 데토네이션 전파 특성 - 354.4. 추력 및 비추력 - 415. 결론 - 456. 참고 문헌 47
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