Regenerative Cooling Characteristics for Cooling Parameters of a Combustor in Liquid Rocket Combustors

재생냉각 연소기의 냉각기구에 따른 냉각 특성 파악

Thermal analyses have been performed to study the effect of location of fuel ring and thermal barrier coatings in regenerative cooling channels in a full-scale combustor. For the effective cooling, the fuel ring has better be installed near axial location of the low expansion ratio and low heat flux, and branching of cooling channels is preferable. Also, the radiative cooled nozzle extension is thought to be reasonable for the cooling of combustion walls. Among the possible coatings, $Y_2O_3$ stabilized $ZrO_2$ coating and Ni/Cr coating have been adopted. Compared with Ni/Cr coating which has high oxidation resistance, $Y_2O_3$ stabilized $ZrO_2$ coating, one of ceramic coatings is found to be much effective to sustain the thermal survivability of combustion walls.

연료링의 위치 및 열차폐 코팅의 종류에 따른 연소기의 재생냉각 특성을 검토하였다. 연료링을 노즐의 중간 부분에 위치시키고 냉각채널을 분기시켜서 설계하는 방법이 열적으로 타당함을 확인하였다. 또한 복합재를 이용한 노즐확장부가 적용 가능한 기술적 상황이라면, 팽창비가 높고 열유속이 낮은 노즐 후류 부분은 이를 이용하는 것이 매우 적절하다고 판단된다. 적용 가능한 열차폐 코팅 중에서 30톤급 연소기 및 가스발생기 개발과정에서 사용했던 $Y_2O_3$ stabilized $ZrO_2$과 내산화성이 우수한 Ni/Cr을 고려하였다. 내산화성이 우수한 Ni/Cr에 비해 세라믹 코팅($Y_2O_3$ stabilized $ZrO_2$)이 열차폐 효과가 우수한 것으로 파악되었다.