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Steady-state Thrust Characteristics of Hydrazine Thruster for Attitude Control of Space Launch Vehicles

우주발사체 자세제어용 하이드라진 추력기의 정상상태 추력 특성

  • 김종현 (부경대학교 대학원 에너지시스템공학과) ;
  • 정훈 (부경대학교 대학원 에너지시스템공학과) ;
  • 김정수 (부경대학교 기계공학과)
  • Received : 2012.10.10
  • Accepted : 2012.11.22
  • Published : 2012.12.01

Abstract

An ambient hot-firing test was carried out for the hydrazine thruster which may be employed in the space launch vehicles. The thruster is designed to produce 67 N (15 $lb_f$) of nominal steady-state thrust at an inlet pressure of 2.41 MPa (350 psia). A scrutiny into the performance characteristics of thruster is made in terms of thrust, propellant supply pressure, mass flow rate, chamber pressure, and temperature at the steady-state firing mode. As a result, it is ensured that the practical performance efficiencies are above 89.1% compared to its ideal requirements.

우주발사체 자세제어용 하이드라진 추력기의 지상연소시험을 수행하였다. 시험에 사용된 추력기는 추진제 주입압력 2.41 MPa (350 psia) 에서 정상상태 공칭추력 67 N (15 $lb_f$) 을 목표로 설계/제작 되었다. 개발모델 추력기의 성능특성 검토를 위해 정상상태 연소모드에서의 추력, 추진제 공급압력, 질량유량, 추력실 압력, 그리고 온도 등의 성능변수를 이용한다. 시험결과, 실제의 성능이 이론 요구규격 대비 89.1% 이상의 성능효율을 만족하는 것이 확인되었다.

Keywords

References

  1. Sutton, G. P., History of Liquid Propellant Rocket Engines, 1st Ed., AIAA, 2006
  2. 한국추진공학회, 항공우주 추진기관 개론, 한티미디어, 2008
  3. Sutton, G. P., Rocket Propulsion Elements, 8th ed., John Wiley & Sons Inc., 2010
  4. 김정수, 정 훈, 감호동, 서항석, 서 혁, "우주 비행체 궤도기동/자세제어용 추력기의 개발과 발사체에의 활용현황," 한국추진공학회지, 제14권, 제6호, 2010, pp.103-120
  5. Kim, J. S., Park, J., Kim, S., Choi, J., and Jang, K. W., "Test and Performance Evaluation of Small Liquid-monopropellant Rocket Engines," AIAA-2006-4388, 2006
  6. 정 훈, 김정수, 김성초, 박 정, "소형 액체로켓엔진 인젝터의 분무 분열특성에 대한 연료분사압력의 영향," 한국추진공학회지, 제11권, 제3호, 2007, pp.50-57
  7. 김진석, 김정수, 김성초, 박 정, "액체추진제 추력기의 인젝터 분무 거동에 대한 실험적 연구," 한국항공우주학회지, 제35권, 제9호, 2007, pp.799-804 https://doi.org/10.5139/JKSAS.2007.35.9.799
  8. Kim, J. S., Kim, J. S., Jung, H., Park, J., Kim, S., and Jang, K. W., "A Study on the Spray Characteristics of a Liquid-Propellant Thruster Injector by PIV/PDA Optical Measurements," 5th Joint ASME/JSME Fluid Engineering Conference, FEDSM2007-37105, 2007
  9. Kim, J. S., Jung, H., Kim, J. S., Park, J., Su, H., and Jang, K. W., "Quasi-3D Visualization of the Dynamic Behavior of Injector-Generated Spray Droplets by Dual-Mode Phase Doppler Anemometry," 7th JSME-KSME Thermal and Fluid Engineering Conference, 2008
  10. 정 훈, 김정수, "소형 액체로켓엔진 인젝터 분무의 연료분사압력 변이에 따른 액적의 공간분포 특성," 한국추진공학회지, 제12권, 제5호, 2008, pp.1-8
  11. 김진석, 김정수, "준 3차원적 공간분포 계측에 의한 액체추력기 인젝터 연료분무의 분열 및 확산 거동에 관한 연구," 한국추진공학회지, 제12권, 제5호, 2008, pp.9-17
  12. Kim, J. S., Kim, J. S., "A Characterization of the Spray Evolution by Dual-mode Phase Doppler Anemometry in an Injector of Liquid-propellant Thruster," JMST, Vol. 23, No. 6, 2009, pp.1637-1649
  13. 정 훈, 김정수, 배대석, 권오붕, "이중모드 위상도플러 속도계측기법에 의한 소형 액체로켓엔진 인젝터 분무의 가시화," 한국가시화정보학회지, 제8권, 제4호, 2010, pp.60-65 https://doi.org/10.5407/JKSV.2010.8.4.060
  14. 정 훈, 김정수, 박 정, "비충돌형 인젝터로부터 발생하는 액체추진제 분무의 준3차원 구조," 한국추진공학회지, 제14권, 제6호, 2010, pp.17-24
  15. Jung, H., Kim, J. H., Kim, J. S., "Spray Characteristics under Various Injection Conditions for Nonimpinging-type Injector Utilized in 70 N-class Hydrazine Thruster," AJCPP2012-141, 2012
  16. Kam, H. D., Kim, J. S., Lee, J. W., and Kim, I. T., "Performance Analysis for the Design Optimization of a Thruster Nozzle Used for Ground Firing Test," AJCPP2012-143, 2012
  17. 정 훈, 김종현, 김정수, "분사압력 및 분사각에 따른 비충돌형 인젝터의 분무특성," 한국추진공학회지, 제16권, 제3호, 2012, pp.1-8 https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.3.001
  18. 감호동, 김정수, 배대석, "지상연소시험평가용 추력기 노즐의 성능해석과 형상설계," 한국추진공학회지, 제16권, 제2호, 2012, pp.10-16 https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.2.010
  19. DOD(USA), "Performance Specification (Propellant, Hydrazine)," MIL-PRF-26536F, 2011
  20. 김정수, "1-lbf급 단일액체추진제 로켓엔진의 추력 성능," 한국추진공학회지, 제8권, 제2호, 2004, pp.32-38
  21. Hill, P., Peterson, C., Mechanics and Thermodynamics of Propulsion, 2nd Ed., Pearson, 2010
  22. John, J., Keith, T., Gas Dynamics, 3rd Ed., Pearson, 2006

Cited by

  1. Pulse-mode Response Characteristics of a Small LRE for the Precise 3-axes Control of Flight Attitude in SLV vol.17, pp.1, 2013, https://doi.org/10.6108/KSPE.2013.17.1.001
  2. Test & Evaluation for the Configuration Optimization of Thrust Chamber in 70 N-class N2H4Thruster (Part II: Pulse-mode Performance According to the Chamber Length Variation) vol.18, pp.1, 2014, https://doi.org/10.6108/KSPE.2014.18.1.050
  3. An Approach to the Optimization of Catalyst-bed L/D Configuration in 70 N-class Hydrazine Thruster vol.17, pp.6, 2013, https://doi.org/10.6108/KSPE.2013.17.6.030
  4. Effects of Characteristic Length Variation for Thrust Chamber on the Hot-fire Performance of Hydrazine Thruster vol.42, pp.2, 2014, https://doi.org/10.5139/JKSAS.2014.42.2.144