Abstract
Experimental study on combustion characteristics of double swirl coaxial injectors has been conducted for the assessment of critical injector design parameters. A reusable, unielement thrust chamber has been fabricated with a water-cooled copper nozzle. Two principal design parameters. a swirl angle and a recess length, have been investigated through hot firing tests for the understanding of their effects on high pressure combustion. Clearly, both parameters considerably affect the combustion efficiency, dynamics and hydraulic characteristics of an injector. Internal mixing of propellants in a recess region increases combustion efficiency along with the increase of a pressure drop required for flowing the same amount of mass flow rates. It is concluded that pressure buildup due to flame can be released by the increase of LOx flow axial momentum or the reduction of a recess length. Dynamic pressure measurements of the thrust chamber show varied dynamic behaviors depending on injector configurations.
본 연구에서는 이중 와류 동축형 분사기의 설계 인자 특성 파악을 위해 실 추진제 연소 시험을 수행하였다. 본 시험에서는 물냉각이 적용된 재사용이 가능한 구리 재질의 노즐을 사용하였다. 연소 시험 시 고압 연소 조건에서 주요 설계 변수인 분무각과 함몰길이의 영향을 살펴보았다. 이 두 변수는 분사기의 연소 성능과 동특성, 수력학적인 특성에 큰 영향을 미치고 있다. 함몰영역에서의 내부혼합은 같은 유량을 보내기 위해 필요한 차압의 증가와 더불어 연소 효율을 증가시킨다. 내부 화염에 의한 분사기 차압은 LOx 축 방향 모멘텀 및 함몰길이의 변경을 통해 감소 또는 증가됨을 알 수 있었다. 또한 연소기에서 발생하는 동압 특성은 분사기의 형상에 따라 변화함을 알 수 있었다.
