The purpose of the present study is to set the design criteria to improve the performance of the key elements of hydrogen peroxide bipropellant thruster: catalyst bed, kerosene injector, and liquid film cooling. The dual-catalyst bed was introduced to reduce the pressure drop across the catalyst bed without accompanying degradation of the decomposition capacity. The dual-catalyst bed was designed considering the phase change of hydrogen peroxide over the catalyst bed. The experimental study on the kerosene transverse injector was conducted for improved characteristic velocity efficiency. The kerosene transverse injectors were designed in terms of spray characteristics of the kerosene column. Liquid film cooling is generally applied to storable bipropellant thruster for long-term operating. The semi-empirical model to predict the liquid coolant length was suggested by applying the hybrid combustion characteristic of hydrogen peroxide. This semi-empirical model was validated by the hot-fire tests.
본 연구의 목적은 과산화수소/케로신 이원추진제 추력기의 안정적인 작동 및 성능향상을 위해 중요 설계요소를 개선하고 설계 기준을 마련하는 것이다. 이원촉매반응기를 적용하여 촉매반응기 내의 압력강하를 촉매반응기의 분해 성능 저하 없이 감소시키고 추력 수준 증가 시에도 안정적인 작동을 가능하게 하였다. 이원촉매반응기는 촉매반응기 내에서 과산화수소의 분해 양상에 따른 상변화을 고려하여 설계하였다. 횡방향 케로신 분사기의 분무특성을 고려하여 인젝터를 설계하고 향상된 특성속도 효율을 얻을 수 있는 설계 방안을 실험적으로 제시하였다. 액체 막냉각은 저장성 이원추진제 추력기의 장기 작동을 위해 널리 적용되는 방식이다. 본 연구에서는 과산화수소의 하이브리드 연소 특성을 활용하여 최적 냉각제 유량을 결정할 수 있는 반 경험적 냉각제 길이 예측 모델을 제안하고 실험을 통해 검증하였다.
