Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR102181031B1 - A ground test device for upper-stage rocket engine - Google Patents

A ground test device for upper-stage rocket engine Download PDF

Info

Publication number
KR102181031B1
KR102181031B1 KR1020190111427A KR20190111427A KR102181031B1 KR 102181031 B1 KR102181031 B1 KR 102181031B1 KR 1020190111427 A KR1020190111427 A KR 1020190111427A KR 20190111427 A KR20190111427 A KR 20190111427A KR 102181031 B1 KR102181031 B1 KR 102181031B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
guide
center body
high altitude
nozzle
rocket engine
Prior art date
Application number
KR1020190111427A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김철웅
Original Assignee
한국항공우주연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국항공우주연구원 filed Critical 한국항공우주연구원
Priority to KR1020190111427A priority Critical patent/KR102181031B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102181031B1 publication Critical patent/KR102181031B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/96Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by specially adapted arrangements for testing or measuring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/60Constructional parts; Details not otherwise provided for
    • F02K9/62Combustion or thrust chambers
    • F02K9/64Combustion or thrust chambers having cooling arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/97Rocket nozzles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

The present invention relates to a device for a ground test of a high-altitude liquid rocket engine and, more specifically, to a device for a ground test of a high-altitude liquid rocket engine, capable of testing a high-altitude nozzle on the ground without manufacturing a separate high-altitude simulation testing device or a nozzle for a ground test of a high-altitude nozzle. The present invention can reduce preparation time before a test by a simple equipment structure, can perform the test using a nozzle actually used in a high altitude to save equipment space and costs, and can obtain more accurate test results.

Description

고공용 액체로켓엔진의 지상 연소시험 장치{A ground test device for upper-stage rocket engine} A ground test device for upper-stage rocket engine.

본 발명은 고공용 액체로켓엔진의 지상시험을 위한 장치에 관한 것으로, 고공용 노즐을 갖는 엔진에 대해 지상엔진시험위한 별도의 노즐을 제작하거나, 고공모사설비 없이 사용할 수 있게 함으로써 저비용으로 엔진개발시험을 하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for ground test of a liquid rocket engine for high altitude, and an engine development test at low cost by making a separate nozzle for ground engine testing for an engine having a high altitude nozzle or using it without a high altitude simulation facility. It relates to a device for doing.

우주발사체의 추진기관으로 사용되는 액체로켓엔진은 추진제를 고속으로 분출하고 연소시켜 발생되는 열에너지를 운동에너지로 변환하여 반작용을 얻는 기관으로, 연료와 함께 산화제가 공급되므로 외부에서 산소가 공급되지 않아도 작동하는 특징이 있다.The liquid rocket engine used as the propulsion engine of the space launch vehicle is an engine that obtains a reaction by converting the heat energy generated by burning and ejecting the propellant into kinetic energy.Since the oxidizing agent is supplied together with the fuel, it operates without supplying oxygen from the outside. There is a characteristic.

일반적으로, 액체로켓엔진이 제작되면 발사되기에 앞서 성능 검증을 위해 시험 설비에 장착되어 연소시험이 이루어져야 하는데, 엔진의 작동성 검증을 하기 위한 지상 연소시험이라 함은 연소기, 가스발생기, 터보펌프, 파이로시동기, 점화기, 밸브류 등과 같은 엔진 구성품들이 시스템으로 연계되었을 때 정상적인 기능을 보이는지에 대한 확인과 예냉, 시동/종료, 퍼지, 차압과 같은 엔진 시스템 구현에 의해 나타나는 시스템 변수들의 특성을 확인하는 것을 의미한다. 지상에서의 이루어져야 하는 엔진 시험은 노즐 출구의 압력과 노즐의 확대비에 따라 시험 장치에 차이점이 있으며, 일반적으로 고공용 엔진과 지상용 엔진으로 분류할 수 있다.In general, when a liquid rocket engine is manufactured, it must be installed in a test facility to verify its performance before it is launched, and a combustion test must be performed.The ground combustion test to verify the operability of the engine refers to a combustor, a gas generator, a turbopump, and Checking whether engine components such as pyrostarter, igniter, valves, etc. show normal functions when connected to the system, and checks the characteristics of system variables indicated by engine system implementation such as precooling, start/stop, purge, and differential pressure. Means that. The engine test to be performed on the ground differs in the test apparatus according to the pressure at the nozzle outlet and the expansion ratio of the nozzle, and can generally be classified into a high altitude engine and a ground engine.

노즐의 확대비는 엔진 노즐 출구 면적을 엔진 노즐 목과 나눈 것으로, 지상에서 사용하는 엔진 노즐은 확대비가 작아 엔진 노즐 출구의 압력과 대기압이 비슷하여 다른 장비 없이 연소 시험이 가능하다. 그러나, 고공에서 사용하는 엔진 노즐은 확대비가 커서 엔진 연소 시 엔진 노즐 출구의 압력이 대기압 보다 크게 낮아지기 때문에 대기압의 영향을 받게 된다. 이는 노즐 내의 박리를 발생시킬 수 있으며, 박리로 인해 노즐 확대부가 손상 또는 파괴되는 문제를 야기하게 된다.The expansion ratio of the nozzle is the area of the engine nozzle outlet divided by the engine nozzle neck. Engine nozzles used on the ground have a small expansion ratio, so that the pressure at the outlet of the engine nozzle is similar to the atmospheric pressure, so combustion tests can be performed without other equipment. However, since the engine nozzle used in high altitude has a large expansion ratio and the pressure at the outlet of the engine nozzle is significantly lower than the atmospheric pressure during engine combustion, the atmospheric pressure is affected. This may cause peeling in the nozzle, and cause a problem in that the enlarged nozzle portion is damaged or destroyed due to the peeling.

종래는 고공용 로켓 엔진을 시험하기 위해 로켓 엔진을 진공 챔버 내에 설치하고, 진공 챔버 내부를 진공상태로 만들어 고고도 조건의 압력으로 형성하여 대기압의 영향을 최소화한 후 시험을 진행하도록 한다. 그러나, 진공 챔버를 사용하기 위해서는 엔진의 크기에 비해 상당히 큰 설비 및 공간을 필요로 하며, 진공 챔버 내부를 진공상태로 만들기 까지 걸리는 시간도 오래 걸리며, 설비가 복잡하기 때문에 제작과 운용에도 막대한 비용이 든다는 단점이 있다. Conventionally, in order to test a high altitude rocket engine, a rocket engine is installed in a vacuum chamber, and the inside of the vacuum chamber is made into a vacuum state to form a pressure of a high altitude condition to minimize the effect of atmospheric pressure before proceeding with the test. However, in order to use the vacuum chamber, it requires a lot of equipment and space compared to the size of the engine, and it takes a long time to make the inside of the vacuum chamber into a vacuum state, and because the equipment is complex, there is enormous cost in manufacturing and operation. There is a drawback of being costly.

또한, 한국특허등록 제1434171호("상단용 로켓엔진 지상연소 시험시스템")에는 스러스트월, 로켓엔진 제어계측부 및 과팽창 보조노즐부를 구비한 상단용 로켓엔진 지상연소 시험시스템으로, 로켄엔진 메인노즐의 가장자리 부분을 따라 복수개의 보조로켓엔진을 이용하는 시험방법이 개시되어 있다. 그러나, 선행문헌은 보조로켓엔진을 노즐의 확대비에 따라 다르게 제작해야하기 때문에 재활용이 불가하고, 별도의 설비 및 공간을 필요로 하기 때문에 제작과 운용에도 비용이 든다는 단점이 있다.In addition, Korea Patent Registration No. 11434171 ("Top Rocket Engine Ground Combustion Test System") is a top-level rocket engine ground combustion test system equipped with a thrust wall, a rocket engine control and measurement part, and an over-expansion auxiliary nozzle part. A test method using a plurality of auxiliary rocket engines along the edge of is disclosed. However, the prior literature has a disadvantage in that it is impossible to recycle because the auxiliary rocket engine must be manufactured differently according to the enlargement ratio of the nozzle, and because it requires a separate facility and space, it is expensive to manufacture and operate.

한국특허등록 제1434171호("상단용 로켓엔진 지상연소 시험시스템")Korean Patent Registration No. 11434171 ("Top Rocket Engine Ground Combustion Test System")

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 우주발사체의 상단에 구비되어 고고도에서 사용되는 고공용 액체로켓 엔진이 장착된 노즐에 대해 지상에서 연소 시험을 위해, 별도의 설비 공간이 필요 없이 고공용 노즐을 시험할 수 있는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치를 제공함에 있다.The present invention has been conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is for a combustion test on the ground for a nozzle equipped with a high altitude liquid rocket engine used at high altitude and provided at the top of a space launch vehicle, It is to provide a high-altitude liquid rocket engine ground combustion test device capable of testing high-altitude nozzles without requiring a separate facility space.

우주발사체가 본 발명의 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치는 액체로켓엔진이 구비되며, 노즐 목에서 노즐 출구로 점차 넓어지는 원추형으로 형성되는 고공용 노즐의 연소시험을 위한 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치에 있어서, 상측 일부 또는 전체가 원뿔로 형성되며, 원뿔 부분이 상기 고공용 노즐의 내측으로 삽입되어, 상기 고공용 노즐이 연소하며 기체를 배출할 때의 노즐 출구 면적을 감소시키는 센터바디; 외부의 냉각수가 상기 센터바디 내부로 유입되도록 연결되는 냉각수배관; 및 상하 방향으로 연장되는 원통으로 형성되어, 상기 센터바디를 수용 가능하도록 형성되는 가이드;를 포함하고, 상기 가이드는, 상기 가이드의 외측에서 상하방향으로 연장 형성되되, 상기 냉각수배관과 연결되도록 형성되는 가이드배관; 및 상기 가이드의 내측으로 소정 이격되어 형성되는 가이드내벽;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The space launcher is a high altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus equipped with a liquid rocket engine, and a high altitude liquid rocket engine for the combustion test of a high altitude nozzle formed in a conical shape gradually widening from the nozzle neck to the nozzle outlet. In the combustion test apparatus, the upper part or the whole is formed into a cone, and the conical part is inserted into the inside of the high-altitude nozzle to reduce the nozzle outlet area when the high-altitude nozzle burns and discharges gas. ; A cooling water pipe connected to allow external cooling water to flow into the center body; And a guide formed as a cylinder extending in the vertical direction and formed to accommodate the center body, wherein the guide is formed to extend in the vertical direction from the outside of the guide, and is formed to be connected to the cooling water pipe. Guide piping; And a guide inner wall formed to be spaced apart from the inside of the guide.

이때, 상기 냉각수배관은, 상기 센터바디를 관통하여 상기 센터바디의 외부와 내부를 연결하는 하나 이상의 외부배관; 및 상기 센터바디의 내부에 위치되는 하나 이상의 상기 외부배관과 연결되며, 냉각수를 상기 센터바디의 상단으로 이동시켜 분출하도록 형성되는 내부이송배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the cooling water pipe may include at least one external pipe passing through the center body and connecting the outside and the inside of the center body; And an internal transfer pipe connected to one or more of the external pipes located inside the center body and configured to move and eject coolant to the upper end of the center body.

또한, 상기 센터바디는 내측으로 소정 이격되어 형성된 내벽을 구비하되, 상기 내벽은 상기 센터바디의 상측부분에서 개방되어 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the center body is characterized in that the inner wall is formed to be spaced a predetermined distance inward, the inner wall is formed to be opened from the upper portion of the center body.

이때, 상기 내부이송배관의 상측 끝단과 상기 내벽의 상측 끝단이 연결되어, 상기 내부이송배관에 유입된 냉각수가 상기 센터바디와 상기 내벽의 사이를 따라 상기 센터바디의 하부로 이동하는 것을 특징으로 한다.At this time, the upper end of the inner transfer pipe and the upper end of the inner wall are connected, and the cooling water introduced into the inner transfer pipe moves to the lower portion of the center body along the gap between the center body and the inner wall. .

또한, 상기 센터바디와 상기 내벽 사이에, 복수개의 모세관으로 구성된 재생냉각 채널인 센터바디채널이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, a center body channel, which is a regeneration cooling channel composed of a plurality of capillaries, is formed between the center body and the inner wall.

이때, 상기 센터바디채널은, 상기 센터바디의 내면을 따라 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In this case, the center body channel is characterized in that it is formed in a spiral shape along the inner surface of the center body.

또한, 상기 냉각수배관은, 노즐에서 배출되는 기체와의 저항을 감소시키기 위하여 단면이 에어포일 형태인 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling water pipe is characterized in that the cross section is in the form of an airfoil in order to reduce resistance to the gas discharged from the nozzle.

삭제delete

이때, 상기 가이드는, 상기 고공용 노즐의 최하단 지름과 동일한 지름을 가지는 것을 특징으로 한다.At this time, the guide is characterized in that it has the same diameter as the lowermost diameter of the nozzle for the high hole.

또한, 상기 가이드는, 상기 고공용 노즐의 최하단과 밀폐부재를 통해 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the guide is characterized in that it is connected to the lowermost end of the high hole nozzle through a sealing member.

삭제delete

이때, 상기 가이드배관은, 상기 냉각수배관으로 유입된 냉각수가 상기 가이드를 따라 상방으로 이동 가능한 실린더로 형성되고, 상기 가이드내벽은, 상기 가이드의 상측 끝단에서 상기 가이드배관과 연결되어, 냉각수가 상기 가이드와 상기 가이드내벽 사이를 따라 상기 가이드의 하부로 이동하는 것을 특징으로 한다.At this time, the guide pipe is formed as a cylinder in which the cooling water introduced into the cooling water pipe is movable upward along the guide, and the guide inner wall is connected to the guide pipe at an upper end of the guide, and the cooling water is And it is characterized in that it moves to the lower portion of the guide along the inner wall of the guide.

또한, 상기 가이드와 상기 가이드내벽 사이에, 복수개의 모세관으로 구성된 재생냉각 채널인 가이드채널이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, a guide channel, which is a regeneration cooling channel composed of a plurality of capillaries, is formed between the guide and the guide inner wall.

또한, 상기 가이드채널은, 상기 가이드의 내면을 따라 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the guide channel is characterized in that it is formed in a spiral shape along the inner surface of the guide.

이때, 상기 가이드채널의 각각의 모세관은, 상기 가이드의 하단부분에 이젝팅부재를 더 구비하며, 상기 이젝팅부재는 상기 가이드채널의 각각의 모세관을 따라 나선형으로 흐르는 냉각수를 수직방향으로 바꿔 고속으로 분사하는 것을 특징으로 한다.At this time, each capillary tube of the guide channel further includes an ejecting member at a lower end of the guide, and the ejecting member changes the cooling water helically flowing along each capillary tube of the guide channel in a vertical direction at high speed. It is characterized by spraying.

또한, 상기 센터바디가 상기 고공용 노즐의 내측으로 삽입되지 않는 상기 센터바디에 냉각수 배관이 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, a cooling water pipe is connected to the center body in which the center body is not inserted into the high hole nozzle.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치는 고공용 노즐의 지상 연소 시험을 하기 위한 별도의 설비 공간이 필요 없고, 재사용이 가능하기 때문에 설비 공간 및 비용을 절약할 수 있으며, 단순한 설비 구조로 인해 시험 전 준비 시간을 단축할 수 있고, 실제로 고공에서 사용되는 노즐을 이용하여 시험할 수 있으므로 보다 정확한 시험 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.The liquid rocket engine ground combustion test apparatus for high altitude of the present invention having the above configuration does not require a separate facility space for ground combustion test of the high altitude nozzle, and can be reused, thereby saving facility space and cost. In addition, the preparation time before the test can be shortened due to the simple structure of the equipment, and since the test can be performed using a nozzle that is actually used in high altitude, there is an effect of obtaining more accurate test results.

도 1은 고공용 노즐 및 센터바디의 정면도
도 2는 고공용 노즐 및 센터바디의 개념도
도 3은 냉각수배관의 단면도
도 4는 센터바디의 사시도
도 5의 (a), (b), (c), (d)는 센터바디 내부의 냉각수배관 및 이중벽이 구비되는 일실시예1, 2, 3, 4
도 6은 센터바디의 단면도
도 7은 도 6의 A-A' 단면도
도 8은 센터바디채널의 일실시예 사시도
도 9는 센터바디 내부의 냉각수 흐름도
도 10은 센터바디 및 가이드 사시도
도 11은 고공용 노즐, 센터바디 및 가이드의 정면도
도 12는 도 11의 B-B' 단면도
도 13은 센터바디 및 가이드 내부의 냉각수 흐름도
도 14는 이젝팅부재 단면도
1 is a front view of a high altitude nozzle and a center body
2 is a conceptual diagram of a high altitude nozzle and a center body
3 is a cross-sectional view of a cooling water pipe
4 is a perspective view of the center body
5(a), (b), (c), and (d) are examples 1, 2, 3, 4 in which a cooling water pipe and a double wall are provided inside the center body.
6 is a cross-sectional view of the center body
7 is a cross-sectional view taken along AA′ of FIG. 6
8 is a perspective view of an embodiment of a center body channel
9 is a flow chart of cooling water inside the center body
10 is a perspective view of a center body and a guide
11 is a front view of a high altitude nozzle, center body and guide
12 is a cross-sectional view taken along BB′ of FIG. 11
13 is a flow chart of cooling water inside the center body and guide
14 is a cross-sectional view of an ejecting member

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail using the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors appropriately explain the concept of terms in order to explain their own invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and thus various alternatives that can be substituted for them at the time of application It should be understood that there may be variations.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail using the accompanying drawings. The accompanying drawings are only an example shown to describe the technical idea of the present invention in more detail, so the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.

액체로켓엔진의 지상 연소시험에 있어서, 노즐 출구를 노즐 목으로 나눈 노즐의 확대비와 연소 시 노즐 출구의 압력이 중요하게 작용되며, 이는 시험 시 안전문제와 직결되어 있다. 일반적인 우주발사체의 상단에는 액체로켓엔진의 고공용 노즐(100)이 구비되고, 고고도에서는 대기압의 영향이 거의 없기 때문에 노즐 출구의 단면적을 크게 제작하고, 배출되는 가스의 속도를 높이는 것이 고고도의 환경에서 유리하다. In the above-ground combustion test of a liquid rocket engine, the expansion ratio of the nozzle divided by the nozzle neck and the pressure at the nozzle outlet during combustion are important, and this is directly related to the safety problem during the test. A high altitude nozzle 100 of a liquid rocket engine is provided at the top of a general space launch vehicle, and since there is almost no effect of atmospheric pressure at high altitude, it is highly desirable to make the cross-sectional area of the nozzle outlet large and increase the velocity of the discharged gas. It is advantageous in the environment.

따라서, 상기 고공용 노즐(100)은 노즐 출구의 단면적을 높여 큰 확대비를 가지도록 설계 및 제작되며, 이로 인해 로켓 엔진이 지상에서 동작할 때 노즐 출구에서의 압력이 대기압보다 크게 낮아져 별도의 설비 없이 연소시험을 하게 될 경우 상기 고공용 노즐(100) 내부에서 박리 현상을 초래할 수 있으며, 불안정한 박리로 인해 충격파에 의한 진동과 해당 부위 노즐에 고온이 발생하여 때에 따라서는 상기 고공용 노즐(100)이 손상 또는 파괴되는 문제가 발생할 수 있다.Therefore, the high-altitude nozzle 100 is designed and manufactured to have a large enlargement ratio by increasing the cross-sectional area of the nozzle outlet. Accordingly, when the rocket engine is operated on the ground, the pressure at the nozzle outlet is significantly lower than the atmospheric pressure, resulting in a separate facility. If a combustion test is performed without a combustion test, it may cause a peeling phenomenon inside the high altitude nozzle 100, and vibration caused by a shock wave and high temperature occurs in the corresponding nozzle due to unstable peeling, and in some cases, the high altitude nozzle 100 This can cause damage or destruction problems.

따라서, 본 발명은 상기 고공용 노즐(100)을 지상에서 시험하기 위한 장치로, 초음속 디퓨저 또는 진동 챔버 등 고고도 환경 모사 장치 없이, 상기 고공용 노즐(100)이 연소할 때 기체를 배출하는 노즐 출구의 단면적을 감소시킴으로써 상기 고공용 노즐(100) 내의 박리현상을 감소시켜 지상에서 고공용 노즐(100)의 연소 시험을 가능하게 하는 장치이다. Therefore, the present invention is a device for testing the high altitude nozzle 100 on the ground, without a high altitude environment simulation device such as a supersonic diffuser or a vibration chamber, a nozzle that discharges gas when the high altitude nozzle 100 burns It is a device that enables a combustion test of the high altitude nozzle 100 on the ground by reducing the delamination phenomenon in the high altitude nozzle 100 by reducing the cross-sectional area of the outlet.

도 1을 참고하여 설명하면, 액체로켓엔진이 구비되며, 노즐 목에서 노즐 출구로 점차 넓어지는 원추형으로 형성되는 상기 고공용 노즐(100)의 연소시험을 위한 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치에 있어서, 상측 일부 또는 전체가 원뿔로 형성되며, 원뿔 부분이 상기 고공용 노즐(100)의 내측으로 삽입되어, 상기 고공용 노즐(100)이 연소하며 기체를 배출할 때의 노즐 출구 면적을 감소시키는 센터바디(200) 및 외부의 냉각수가 상기 센터바디(200) 내부로 유입되도록 연결되는 냉각수배관(300)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to Fig. 1, a liquid rocket engine is provided, and a high altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus for a combustion test of the high altitude nozzle 100 formed in a conical shape gradually widening from the nozzle neck to the nozzle outlet. In this case, a part or the whole of the upper side is formed as a cone, and the conical portion is inserted into the inside of the high altitude nozzle 100 to reduce the nozzle outlet area when the high altitude nozzle 100 is combusted and gas is discharged. It may be configured to include a center body 200 and a cooling water pipe 300 connected to allow external cooling water to flow into the center body 200.

상기 센터바디(200) 및 상기 냉각수배관(300)은 알루미늄, 철, 탄소강, 구리 및 스테인레스 등 열전도율이 좋은 금속으로 형성될 수 있으며, 상기 고공용 노즐(100)이 연소하며 배출하는 고온 고압의 기체에 대해 견딜 수 있는 재질이면 상관없이 사용될 수 있다. 냉각수는 고압으로 이동하며, 냉각수가 상기 냉각수배관(300)을 통해 상기 센터바디(200)에 유입되며 상기 고공용 노즐(100)이 연소하며 배출하는 고온 고압의 기체의 열을 흡수하여 상기 센터바디(200)의 온도가 크게 상승하여 형태가 변형되는 것을 예방할 수 있다.The center body 200 and the cooling water pipe 300 may be formed of metals having good thermal conductivity, such as aluminum, iron, carbon steel, copper, and stainless steel, and the high temperature and high pressure gas discharged by combustion of the high hole nozzle 100 Any material that can withstand against can be used. The coolant moves at high pressure, and the coolant flows into the center body 200 through the coolant pipe 300, and absorbs the heat of the high-temperature and high-pressure gas that is burned and discharged by the high-air nozzle 100. It is possible to prevent deformation of the shape due to a large increase in the temperature of 200.

도 2의 (a)는 상기 고공용 노즐(100)의 최하단의 단면적을 도시한 것이고, 도 3의 (b)는 상기 고공용 노즐(100)에 상기 센터바디(200)의 원뿔형태가 삽입되어 상기 고공용 노즐(100)의 최하단의 단면이 감소한 것을 도시한 것이다. 본 발명은, 상기 센터바디(200)가 상기 고공용 노즐(100)에 삽입됨으로써, 상기 고공용 노즐(100)의 확대비가 감소하는 효과를 얻고, 상기 고공용 노즐(100) 끝 단면의 압력이 적정한 수준이 되어 강한 충격파가 노즐 내부로 들어오는 상황을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 상기 센터바디(200)에 의한 경사충격파가 발생하더라도 진동, 압력 및 온도의 증가 수준이 수직 충격파에 비해 상대적으로 작아 상기 고공용 노즐(100)을 이용하여 지상에서 보다 안전한 연소시험을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.Figure 2 (a) shows the cross-sectional area of the lowermost end of the high-altitude nozzle 100, Figure 3 (b) is the cone shape of the center body 200 is inserted into the high-altitude nozzle 100 It is shown that the cross section of the lowermost end of the high altitude nozzle 100 is reduced. In the present invention, the center body 200 is inserted into the high-altitude nozzle 100, thereby obtaining an effect of reducing the enlargement ratio of the high-altitude nozzle 100, and the pressure at the end end of the high-altitude nozzle 100 is It has an effect of preventing a situation where a strong shock wave enters the nozzle at an appropriate level, and even if an inclined shock wave by the center body 200 occurs, the level of increase in vibration, pressure and temperature is relatively small compared to the vertical shock wave. There is an effect of enabling a safer combustion test on the ground by using the high altitude nozzle 100.

상기 센터바디(200)의 구체적인 형상은 엔진마다 다를 수 있으며 노즐의 모양에 대해 각각의 경우 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 이용하여 상기 센터바디(200)의 구체적인 형상을 결정할 수 있다. 본 발명의 일실시예로, 상기 센터바디(200)는 상측 일부 또는 전체가 원뿔로 형성될 수 있는데, 이는 상기 고공용 노즐(100) 내에 삽입됐을 때 발생할 수 있는 충격파를 최소화하기 위한 것으로 상기 센터바디(200)에서 원뿔로 형성된 부분만 상기 고공용 노즐(100)에 삽입되는 것을 특징으로 한다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센터바디(200)가 상측 일부만 원뿔로 형성되었을 때는, 상기 센터바디(200)의 원뿔을 제외한 부분은 상기 냉각수배관(300)이 연결될 수 있는 형상을 가지는 것이면 상관없으나, 상기 센터바디(200)의 원뿔의 최대 지름 이하를 가져, 상기 고공용 노즐(100)에서 배출되는 기체와의 저항을 최소로 하며 상기 냉각수배관(300)을 안정적으로 지탱할 수 있는 원통형상이 가장 바람직하다. 상기 센터바디(200)가 전체가 원뿔로 형성되면, 상기 냉각수 배관은 상기 센터바디(200)가 상기 고공용 노즐(100)에 삽입되지 않는 하단부분에 위치할 수 있다.The specific shape of the center body 200 may be different for each engine, and in each case, a specific shape of the center body 200 may be determined using Computational Fluid Dynamics (CFD) for the shape of the nozzle. In one embodiment of the present invention, the center body 200 may be formed in a conical shape on a part or the entire upper side, which is to minimize shock waves that may occur when inserted into the high altitude nozzle 100, and It is characterized in that only the conical portion of the body 200 is inserted into the high hole nozzle 100. In addition, as shown in FIG. 3, when the center body 200 is formed in a cone only on the upper side, portions of the center body 200 excluding the cone have a shape to which the cooling water pipe 300 can be connected. It does not matter if it is, but has a maximum diameter of the cone of the center body 200 or less, minimizes resistance to the gas discharged from the high altitude nozzle 100, and can stably support the cooling water pipe 300 The phase is most preferred. When the center body 200 is formed entirely in a conical shape, the cooling water pipe may be located at a lower portion where the center body 200 is not inserted into the high hole nozzle 100.

도 3 및 4를 참고하여 설명하면, 상기 센터바디(200)에 상기 냉각수배관(300)은 하나 이상 구비될 수 있으며, 일실시예로, 상기 냉각수배관(300)은 상기 고공용 노즐(100)이 연소하며 배출하는 기체에 대한 저항을 감소시키기 위해 단면이 에어포일 형태일 수 있으며, 고압의 냉각수가 흐를 수 있도록 형성되는 것이면 상관없다. 상기 냉각수배관(300)을 통해 고압의 냉각수가 상기 센터바디(200) 내부로 유입되기 때문에, 상기 센터바디(200)에 두 개 이상으로 균형을 맞추어 구비되는 것이 적절하며, 이는 유입되는 고압의 냉각수에 의해 상기 센터바디(200)가 한쪽으로 쏠리는 현상이 발생하지 않기 위함이다. 상기 센터바디(200)에 3개의 상기 냉각수배관(300)이 구비하여 각각의 상기 냉각수 배관에 적절한 양의 냉각수가 흐를 수 있도록 할 수 있다. Referring to Figures 3 and 4, the center body 200 may be provided with one or more cooling water pipes 300, and in one embodiment, the cooling water pipe 300 is the high altitude nozzle 100 In order to reduce the resistance to the combustion and exhaust gas, the cross section may be in the form of an airfoil, and it does not matter as long as it is formed so that high-pressure coolant can flow. Since high-pressure cooling water flows into the center body 200 through the cooling water pipe 300, it is appropriate to be provided in a balance of two or more in the center body 200, which is the inflow of high-pressure cooling water. This is to prevent the center body 200 from being shifted to one side. The center body 200 may be provided with three cooling water pipes 300 to allow an appropriate amount of cooling water to flow through each of the cooling water pipes.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 냉각수배관(300)은 상기 센터바디(200)에 경사를 가지며 구비되거나 수직하게 구비될 수 있으며, 냉각수가 상기 센터바디(200) 내부에 유입될 수 있게 형성되는 것이면 상관없다. 이때, 상기 센터바디(200)는 상기 냉각수배관(300)을 통해 유입된 냉각수가 상기 센터바디(200) 내부에 차오를 수 있도록 내부에 공간이 형성되며 하방이 막힌 형상을 가질 수 있고, 별도의 배수관을 구비하여 사용이 완료된 냉각수가 흘러 나갈 수 있도록 구성될 수 있다. As shown in (a) of FIG. 5, the cooling water pipe 300 may be provided with an inclination or vertically in the center body 200, and the cooling water may be introduced into the center body 200. It does not matter if it is formed to be able to. At this time, the center body 200 has a space formed therein so that the cooling water introduced through the cooling water pipe 300 fills the inside of the center body 200 and may have a shape blocked below. A drain pipe may be provided to allow the used cooling water to flow out.

도 5의 (b)를 참고하여 설명하면, 상기 냉각수배관(300)은, 상기 센터바디(200)의 외부와 내부를 연결하는 하나 이상의 외부배관(310) 및 상기 센터바디(200)의 내부에 위치되는 하나 이상의 상기 외부배관(310)과 연결되며, 냉각수를 상기 센터바디(200)의 상단으로 이동시켜 분출하도록 형성되는 내부이송배관(320)을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 센터바디(200)는 두 개의 상기 외부배관(310) 및 하나의 상기 내부이송배관(320)을 포함하여 형성되어 있다. 이때 상기 외부배관(310)으로 유입되는 고압의 냉각수는 상기 내부이송배관(320)을 통해 상기 센터바디(200)의 상단으로 이동되어 상기 센터바디(200)의 상단에서 분출되며 상기 센터바디(200)를 냉각시키거나, 상기 냉각수배관(300)을 제외한 상기 센터바디(200) 내부에 공간이 형성되어 냉각수가 차오르며 상기 센터바디(200)를 냉각시키고, 별도의 배수관을 구비하여 사용이 완료된 냉각수가 흘러 나갈 수 있도록 구성될 수 있다.Referring to Figure 5 (b), the cooling water pipe 300, at least one external pipe 310 connecting the outside and the inside of the center body 200 and the inside of the center body 200 It is connected to at least one of the external pipes 310 to be positioned, and may be formed to include an internal transfer pipe 320 formed to eject the cooling water by moving it to the upper end of the center body 200. The center body 200 is formed to include the two outer pipes 310 and one of the inner transfer pipes 320. At this time, the high-pressure cooling water flowing into the external pipe 310 is moved to the upper end of the center body 200 through the internal transfer pipe 320 and is ejected from the upper end of the center body 200, and the center body 200 ), or a space is formed inside the center body 200 excluding the cooling water pipe 300 to fill the center body 200 to cool the center body 200, and have a separate drain pipe so that the used cooling water is It can be configured to flow out.

도 5의 (c)를 참고하여 설명하면, 상기 센터바디(200)는 내측으로 소정 이격되어 형성된 내벽(210)을 구비할 수 있고, 상기 내벽(210)은 상기 센터바디(200)의 상측부분에서 개방되어 형성될 수 있다. 상기 내벽(210)은 상기 내부이송배관(320)에 인접한 상시 센터바디(200)의 상측에서 개방되어 형성될 수 있으며, 상기 내벽(210)은 상기 내부이송배관(320)을 통해 상기 센터바디(200)의 상부로 이동한 냉각수가 분출될 때 상기 내벽(210)을 타고 하단으로 흐르며 상기 센터바디(200)를 냉각시킬 수 있도록 유도할 수 있다. 이때, 상기 센터바디(200)는 별도의 배수관을 구비하여 상기 냉각수배관(300)을 제외한 상기 센터바디(200)의 내부에 공간이 형성되어 냉각수가 차오르며 상기 센터바디(200)를 냉각시키거나, 상기 센터바디(200)의 하단 전체 또는 일부가 개방되어 상기 냉각수가 하방으로 흐르며 배수될 수 있도록 형성될 수 있다.Referring to (c) of FIG. 5, the center body 200 may include an inner wall 210 formed to be spaced a predetermined distance inward, and the inner wall 210 is an upper portion of the center body 200. It can be opened and formed in. The inner wall 210 may be formed to be open from the upper side of the center body 200 adjacent to the inner transfer pipe 320 at all times, and the inner wall 210 may be formed through the inner transfer pipe 320. When the coolant moved to the upper part of the 200) is ejected, it flows to the lower end of the inner wall 210 and may be induced to cool the center body 200. At this time, the center body 200 has a separate drain pipe to form a space inside the center body 200 excluding the cooling water pipe 300 so that the coolant fills up to cool the center body 200, or The lower part of the center body 200 may be entirely or partially opened to allow the cooling water to flow downward and to be drained.

본 발명은 상기 센터바디(200) 및 상기 냉각수배관(300)을 포함하면 형태에 상관없이 가능하나, 본 발명의 최적의 실시예로 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 내부이송배관(320)의 상측 끝단과 상기 내벽(210)의 상측 끝단이 연결되어, 상기 내부이송배관(320)에 유입된 고압의 냉각수가 상기 내벽(210)을 타고 상기 센터바디(200)의 하방으로 이동하도록 형성될 수 있으며, 이하 도 5에 도시된 일실시예를 기준으로 설명한다. The present invention is possible regardless of the shape if the center body 200 and the cooling water pipe 300 are included, but as shown in Fig. 5(d) as an optimal embodiment of the present invention, the internal transfer pipe The upper end of 320 and the upper end of the inner wall 210 are connected, so that the high-pressure coolant flowing into the inner transfer pipe 320 moves downwards of the center body 200 by riding the inner wall 210 It may be formed to be, and will be described below based on an embodiment shown in FIG.

도 6 및 7을 참고하여 설명하면, 상기 센터바디(200)는 상기 센터바디(200)와 상기 내벽(210) 사이에 센터바디채널(220)을 구비할 수 있는데, 상기 센터바디채널(220)은 복수개의 모세관으로 구성된 재생냉각 채널이며, 사용된 냉각수를 복수회 재생 사용할 수 있도록 구비될 수 있다. 상기 센터바디채널(220)은 냉각수가 상기 센터바디(200)와 상기 내벽(210) 사이를 따라 하방으로 이동할 수 있도록 구비되는 것이면 상관없으며, 일실시예로 상기 센터바디채널(220)의 모세관은 상기 센터바디(200)의 길이방향으로 형성되거나, 상기 센터바디채널(220)은 열전달 효율을 상승시키기 위해 나선형으로 형성될 수 있으며, 도 8은 상기 센터바디채널(220)의 복수개의 모세관이 상기 센터바디(200)의 내면을 따라 나선형으로 형성된 것의 사시도이다. 6 and 7, the center body 200 may include a center body channel 220 between the center body 200 and the inner wall 210, and the center body channel 220 Is a regeneration cooling channel composed of a plurality of capillaries, and may be provided to regenerate the used cooling water a plurality of times. The center body channel 220 is irrelevant as long as it is provided so that the coolant can move downwards along between the center body 200 and the inner wall 210, and in one embodiment, the capillary tube of the center body channel 220 is The center body 200 may be formed in a longitudinal direction, or the center body channel 220 may be formed in a spiral shape to increase heat transfer efficiency, and FIG. 8 shows a plurality of capillaries of the center body channel 220. It is a perspective view of what is formed in a spiral shape along the inner surface of the center body 200.

도 9는 상기 센터바디(200)의 냉각효율을 상승시키기 위하여 상기 센터바디채널(220)이 나선형으로 구비되었을 때의 상기 센터바디(200) 내부의 냉각수 흐름도이며, 참고하여 설명하면, 복수개의 상기 외부배관(310)으로 유입되는 고압의 냉각수는 상기 센터바디(200)의 중앙에 구비되는 상기 내부이송배관(320)을 따라 상기 센터바디(200)의 상측으로 이동하게 된다. 냉각수는 상기 센터바디(200)의 상측에서 상기 내벽(210)에 구비된 상기 센터바디채널(220)에 유입되고, 상기 센터바디(200)의 하방으로 상기 센터바디(200)의 내면을 따라 나선형으로 이동하며 상기 센터바디(200)를 냉각하고 상기 센터바디(200)의 외부로 배출되거나, 사용된 냉각수는 구비된 재생시스템을 거쳐 복수회 재생되며 상기 센터바디(200)를 냉각할 수 있다.9 is a flow chart of cooling water inside the center body 200 when the center body channel 220 is provided in a spiral shape in order to increase the cooling efficiency of the center body 200. Referring to FIG. The high-pressure cooling water flowing into the external pipe 310 moves upwards of the center body 200 along the internal transfer pipe 320 provided in the center of the center body 200. The cooling water flows into the center body channel 220 provided in the inner wall 210 from the upper side of the center body 200, and spirals along the inner surface of the center body 200 downward from the center body 200. Moving to and cooling the center body 200 and discharged to the outside of the center body 200, or the used cooling water is regenerated a plurality of times through a regeneration system provided to cool the center body 200.

도 10에 도시된 바와 같이, 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치는 상하방향으로 연장되는 원통으로 형성되어, 상기 센터바디(200)를 전체 또는 일부를 수용 가능하도록 형성되는 가이드(400)를 더 포함할 수 있고, 상기 가이드(400)는 상기 센터바디(200)와 연결되어있는 상기 냉각수배관(300)과 연결되며 형성될 수 있다. 상기 센터바디(200)가 상기 고공용 노즐(100)에 삽입될 때 상기 센터바디(200) 및 상기 냉각수 배관을 수용하며 상기 고공용 노즐(100)의 하단에 위치할 수 있도록 형성되는 것이면 형태를 한정하지 않고 사용 가능하다. As shown in Figure 10, the high-altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus is formed as a cylinder extending in the vertical direction, further comprising a guide 400 formed to accommodate all or part of the center body 200 It may include, and the guide 400 may be formed by being connected to the cooling water pipe 300 connected to the center body 200. When the center body 200 is inserted into the nozzle 100 for high altitude, it accommodates the center body 200 and the cooling water pipe, and is formed to be located at the lower end of the nozzle 100 for high altitude. Can be used without limitation.

도 11을 참고하면, 최적의 실시예로 상기 가이드(400)는 상기 고공용 노즐(100)의 최하단 지름과 동일한 지름으로 형성되어 상기 가이드(400)가 상기 고공용 노즐(100)의 최하단과 연결될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 고공용 노즐(100)의 최하단과 상기 가이드(400)가 밀폐부재(440)를 통해 연결될 수 있으며, 상기 밀폐부재(440)는 상기 고공용 노즐(100) 및 상기 가이드(400)의 둘레를 따라 구비되어 상기 고공용 노즐(100) 및 상기 가이드(400)를 고정하고, 노즐 단면에서 기밀을 유지할 수 있다. 따라서, 상기 가이드(400)의 지름이 상기 고공용 노즐(100)의 최하단의 지름보다 크거나 작고, 또는 다른 모양으로 형성되어도 상기 밀폐부재(440)를 이용하여 연결 가능하기 때문에, 상기 가이드(400)는 형태 및 크기 한정하지 않고 상기 고공용 노즐(100)의 최하단과 연결 가능하도록 형성되는 것이면 상관없이 가능하다. 상기 밀폐부재(440)는 실리콘, 고무, 도자, ABS, PLA 등 상기 가이드(400) 및 상기 고공용 노즐(100)을 연결할 수 있고, 상기 고공용 노즐(100)에서 연사하는 고온고압의 기체를 견딜 수 있는 것이면 상관없이 사용가능하며, 상기 가이드(400) 및 상기 고공용 노즐(100)을 용접하여 연결할 수도 있다.Referring to FIG. 11, in an optimal embodiment, the guide 400 is formed to have the same diameter as the lowermost end diameter of the high altitude nozzle 100 so that the guide 400 is connected to the lower end of the high altitude nozzle 100. It is characterized in that it is formed to be able to. At this time, the lowermost end of the nozzle 100 for high altitude and the guide 400 may be connected through a sealing member 440, and the sealing member 440 is formed of the nozzle 100 for high altitude and the guide 400. It is provided along the circumference to fix the high hole nozzle 100 and the guide 400, and maintain airtightness at the end face of the nozzle. Therefore, even if the diameter of the guide 400 is larger or smaller than the diameter of the lowermost end of the high-altitude nozzle 100, or formed in a different shape, the guide 400 can be connected using the sealing member 440 ) Is not limited in shape and size, and is possible regardless of the shape and size, as long as it is formed to be connected to the lowermost end of the high hole nozzle 100. The sealing member 440 may connect the guide 400 and the high altitude nozzle 100 such as silicon, rubber, ceramics, ABS, PLA, etc., and the high temperature and high pressure gas continuously fired from the high altitude nozzle 100 Regardless of what can be endured, it can be used, and the guide 400 and the high altitude nozzle 100 may be welded to each other to connect.

도 12는 상기 센터바디(200) 및 상기 냉각수배관(300)을 수용하며 형성되는 상기 가이드(400)의 단면도이며, 도 10 내지 도 12를 참고하여 설명하면, 상기 가이드(400)는 상기 냉각수배관(300)과 연결되어, 상기 냉각수배관(300)으로 유입되는 냉각수가 상기 가이드(400) 내부에 유입될 수 있도록 상기 가이드배관(410) 및 상기 가이드배관(420)을 포함하며 구성될 수 있다. 상기 가이드배관(410) 및 상기 가이드배관(420)을 통해 상기 가이드(400)에 냉각수가 흐름으로써 상기 고공용 노즐(100)이 연소될 때 상기 고공용 노즐(100)의 후단압을 낮추는 효과가 있어 보다 안정적인 지상시험 조건을 형성할 수 있고, 상기 고공용 노즐(100)에 삽입되는 상기 센터바디(200)를 후방으로 더 내릴 수 있게 되어, 상기 고공용 노즐(100)에 삽입되는 상기 센터바디(200)에 의해 발생할 수 있는 경사충격파의 영향을 완전히 배제할 수 있어 보다 안전하게 시험을 수행할 수 있는 효과가 있다.12 is a cross-sectional view of the guide 400 formed while accommodating the center body 200 and the cooling water pipe 300, and will be described with reference to FIGS. 10 to 12, the guide 400 is the cooling water pipe It may be configured to include the guide pipe 410 and the guide pipe 420 so that the coolant flowing into the cooling water pipe 300 can be introduced into the guide 400 by being connected to the 300. As the coolant flows through the guide pipe 410 and the guide pipe 420 to the guide 400, there is an effect of lowering the downstream pressure of the high-altitude nozzle 100 when the high-altitude nozzle 100 is burned. It is possible to form a more stable ground test condition, and the center body 200 inserted into the high altitude nozzle 100 can be further lowered to the rear, and the center body inserted into the high altitude nozzle 100 It is possible to completely exclude the effect of the oblique shock wave that may be caused by (200), so there is an effect that the test can be carried out more safely.

상기 가이드배관(410)은 상기 냉각수배관(300)과 연결되어 상기 냉각수를 상기 가이드(400) 내부에 유입시키기 위해 냉각수를 이동할 수 있도록 형성되는 것이며, 상기 냉각수배관(300)과 연결되어 냉각수가 상기 가이드(400)의 내부에 유입되도록 형성되는 것이면 형태 상관없이 구비될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 일실시예로 상기 가이드(400)의 외측에서 상항방향으로 연장 형성되며 형성될 수 있으며, 상기 냉각수배관(300)으로 유입된 냉각수가 상기 가이드(400)를 따라 상방으로 이동 가능한 실린더로 구성될 수 있다. 상기 가이드배관(420)은 상기 가이드배관(410)으로 유입된 냉각수가 상기 가이드(400)의 상기 가이드(400)의 전면에 흐를 수 있도록 형성되는 것이며, 상기 가이드(400)를 따라 냉각수가 흐를 수 있도록 형성되는 것이면 형태 상관없이 형성될 수 있다, 도 11 및 12에 도시된 바와 같이, 일실시예로 상기 가이드(400)의 내측으로 소정 이격되어 형성될 수 있고, 상기 가이드배관(420)은 상기 가이드(400)의 상측 끝단에서 상기 가이드배관(410)과 연결되어, 상기 가이드배관(410)을 통해 유입된 냉각수가 상기 가이드(400)와 상기 가이드배관(420) 사이를 따라 상기 가이드(400)의 하부로 이동하도록 형성될 수 있다. 상기 가이드(400)의 냉각효율을 향상시키기 위하여, 상기 가이드(400)와 상기 가이드배관(420) 사이에 가이드배관(430)이 구비될 수 있으며, 상기 가이드배관(430)은 복수개의 모세관으로 구성된 재생냉각 채널인 것을 특징으로 한다. 상기 가이드배관(430)은 하방으로 일직선으로 형성될 수 있으며, 냉각효율을 더 향상시키기 위하여 상기 가이드(400)의 내면을 따라 나선형으로 형성될 수 있고, 상기 가이드배관(430)은 냉각수가 하방으로 이동할 수 있도록 형성되는 것이면 제한 없이 구비될 수 있다.The guide pipe 410 is connected to the cooling water pipe 300 and is formed to move the cooling water to flow the cooling water into the guide 400, and the cooling water is connected to the cooling water pipe 300 to It may be provided regardless of its shape as long as it is formed to flow into the inside of the guide 400. As shown in FIG. 10, in one embodiment, the guide 400 may be extended and formed in an upward direction, and the cooling water introduced into the cooling water pipe 300 may be upwardly formed along the guide 400. It can be configured as a cylinder that can be moved to. The guide pipe 420 is formed so that the cooling water introduced into the guide pipe 410 can flow to the front surface of the guide 400 of the guide 400, and the cooling water can flow along the guide 400. As long as it is formed so that it may be formed regardless of its shape, as shown in FIGS. 11 and 12, it may be formed to be spaced a predetermined distance from the inside of the guide 400 in an embodiment, and the guide pipe 420 is The guide 400 is connected to the guide pipe 410 at the upper end of the guide 400, and the cooling water introduced through the guide pipe 410 flows between the guide 400 and the guide pipe 420 It may be formed to move to the bottom of the. In order to improve the cooling efficiency of the guide 400, a guide pipe 430 may be provided between the guide 400 and the guide pipe 420, and the guide pipe 430 is composed of a plurality of capillaries. It is characterized in that it is a regeneration cooling channel. The guide pipe 430 may be formed in a straight line downward, and may be formed in a spiral shape along the inner surface of the guide 400 in order to further improve cooling efficiency, and the guide pipe 430 may have cooling water downward. It may be provided without limitation as long as it is formed to be movable.

도 13은 상기 센터바디(200)가 상기 가이드(400)를 더 구비하여 형성되었을 때의 냉각수 흐름도이며, 참고하여 설명하면, 상기 외부배관(310)으로 유입되는 냉각수는 상기 센터바디(200) 내부로 유입되는 동시에, 상기 가이드배관(410)을 따라 상기 가이드(400)의 상단으로 이동하게 된다. 상기 센터바디(200) 내부로 유입된 냉각수는 이전에 설명한 바와 같이, 상기 내부이송배관(320)을 통해 상기 센터바디(200) 상단으로 이동하며, 상기 내벽(210)에 형성된 상기 센터바디채널(220)을 통해 나선형으로 흐르며 상기 센터바디(200)의 하부로 배출된다. 이때, 상기 가이드배관(410)을 따라 상기 가이드(400)의 상단으로 이동한 냉각수는, 상기 가이드배관(410)의 상단에 형성된 연결 틈을 통해 상기 가이드배관(420)으로 이동하게 되며, 상기 가이드배관(420)에 형성된 상기 가이드배관(430)을 통해 나선형으로 흐르며 상기 가이드(400)의 하부로 배출되며 상기 가이드(400) 및 센터바디(200)를 냉각시킬 수 있다.13 is a flow chart of cooling water when the center body 200 is further provided with the guide 400, and when described for reference, the cooling water flowing into the external pipe 310 is inside the center body 200 At the same time as it flows into, it moves to the upper end of the guide 400 along the guide pipe 410. As previously described, the coolant flowing into the center body 200 moves to the top of the center body 200 through the internal transfer pipe 320, and the center body channel formed on the inner wall 210 ( It flows in a spiral through 220 and is discharged to the lower portion of the center body 200. At this time, the cooling water moved to the upper end of the guide 400 along the guide pipe 410 moves to the guide pipe 420 through a connection gap formed at the upper end of the guide pipe 410, and the guide pipe 410 It flows in a spiral through the guide pipe 430 formed in the pipe 420 and is discharged to the lower portion of the guide 400 to cool the guide 400 and the center body 200.

도 14를 참고하여 설명하면, 상기 가이드배관(430)을 형성하는 각각의 모세관은 이젝팅부재(450)를 더 구비할 수 있으며, 상기 이젝팅부재(450)는 상기 가이드(400)를 냉각하기 위해 흐르는 냉각수를 증기이젝터로 사용하여 노즐 후단압을 효율적으로 낮추는 효과가 있다. 상기 이젝팅부재(450)는 상기 가이드배관(430)의 각각의 모세관을 따라 흐르는 냉각수를 상기 가이드(400) 외부로 고속으로 분출할 수 있도록 형성될 수 있으며, 상기 이젝팅부재(450)는 나선형으로 형성되는 각각의 모세관을 따라 흐르는 냉각수의 방향을 수직으로 바꿔 상기 가이드(400)의 외부로 고속으로 분출 할 수 있도록 형성될 수 있다. 상기 이젝팅부재(450)는 냉각수를 고압으로 분출하여 증기이젝터로 사용할 수 있도록 형성되면 위치 상관없이 구비될 수 있으며, 일실시예로, 상기 가이드(400)의 후단에 구비되어 나선형으로 흐는 냉각수를 수직방향으로 바꾸고, 고압으로 압축하여 외부로 분출하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 이젝팅부재(450)는 상기 센터바디(200)의 하단에 구비되어, 상기 센터바디채널(220)에 흐르는 냉각수를 상기 센터바디(200)의 하단에서 고압으로 압축하고 수직방향으로 바꿔 외부로 분출하며 증기이젝터로 활용할 수 있도록 구비될 수 있다.Referring to FIG. 14, each capillary tube forming the guide pipe 430 may further include an ejecting member 450, and the ejecting member 450 cools the guide 400. It has the effect of efficiently lowering the pressure after the nozzle by using the cooling water flowing for the steam ejector. The ejecting member 450 may be formed to eject coolant flowing along each capillary tube of the guide pipe 430 to the outside of the guide 400 at high speed, and the ejecting member 450 is It may be formed to change the direction of the cooling water flowing along each of the capillaries formed as a vertical direction so that it can be ejected to the outside of the guide 400 at high speed. The ejecting member 450 may be provided regardless of its location if it is formed so that it can be used as a steam ejector by ejecting cooling water at high pressure, and in one embodiment, cooling water provided at the rear end of the guide 400 and flowing in a spiral It can be formed by changing the vertical direction, compressing it under high pressure, and ejecting it to the outside. In addition, the ejecting member 450 is provided at the lower end of the center body 200 to compress the coolant flowing through the center body channel 220 at a high pressure at the lower end of the center body 200 and change it to a vertical direction. It ejects to the outside and may be provided to be used as a steam ejector.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, in the present invention, specific matters such as specific components, etc. and limited embodiments have been described, but this is provided only to aid in a more general understanding of the present invention, and the present invention is limited to the above-described embodiment. It is not, and those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs can make various modifications and variations from this description.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be determined, and all things equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the spirit of the present invention. .

1000 : 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치
100 : 고공용 노즐
200 : 센터바디 210 : 이중벽
220 : 센터바디채널
300 : 냉각수배관 310 : 외부배관
320 : 내부이송배관
400 : 가이드 410 : 가이드배관
420 : 가이드내벽 430 : 가이드채널
440 : 밀폐부재 450 : 이젝팅부재
1000: High altitude liquid rocket engine ground combustion test device
100: high altitude nozzle
200: center body 210: double wall
220: Center body channel
300: cooling water pipe 310: external pipe
320: internal transfer pipe
400: guide 410: guide piping
420: guide inner wall 430: guide channel
440: sealing member 450: ejecting member

Claims (16)

액체로켓엔진이 구비되며, 노즐 목에서 노즐 출구로 점차 넓어지는 원추형으로 형성되는 고공용 노즐의 연소시험을 위한 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치에 있어서,
상측 일부 또는 전체가 원뿔로 형성되며, 원뿔 부분이 상기 고공용 노즐의 내측으로 삽입되어, 상기 고공용 노즐이 연소하며 기체를 배출할 때의 노즐 출구 면적을 감소시키는 센터바디;
외부의 냉각수가 상기 센터바디 내부로 유입되도록 연결되는 냉각수배관; 및
상하 방향으로 연장되는 원통으로 형성되어, 상기 센터바디를 수용 가능하도록 형성되는 가이드;
를 포함하고,
상기 가이드는,
상기 가이드의 외측에서 상하방향으로 연장 형성되되, 상기 냉각수배관과 연결되도록 형성되는 가이드배관; 및 상기 가이드의 내측으로 소정 이격되어 형성되는 가이드내벽;을 포함하는 것
을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
In the above-ground combustion test apparatus for a high altitude liquid rocket engine for a combustion test of a high altitude nozzle that is provided with a liquid rocket engine and gradually widens from the nozzle neck to the nozzle outlet,
A center body whose upper side is partially or entirely formed into a cone, and a cone portion is inserted into the inside of the nozzle for high altitude to reduce a nozzle outlet area when the nozzle for high altitude burns and discharges gas;
A cooling water pipe connected to allow external cooling water to flow into the center body; And
A guide formed as a cylinder extending in the vertical direction and formed to accommodate the center body;
Including,
The guide,
A guide pipe extending in the vertical direction from the outside of the guide and formed to be connected to the cooling water pipe; And a guide inner wall formed to be spaced apart from the inside of the guide.
High altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus, characterized in that.
제 1항에 있어서,
상기 냉각수배관은,
상기 센터바디를 관통하여 상기 센터바디의 외부와 내부를 연결하는 하나 이상의 외부배관; 및
상기 센터바디의 내부에 위치되는 하나 이상의 상기 외부배관과 연결되며, 냉각수를 상기 센터바디의 상단으로 이동시켜 분출하도록 형성되는 내부이송배관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 1,
The cooling water pipe,
One or more external pipes passing through the center body and connecting the outside and the inside of the center body; And
An internal transfer pipe connected to one or more of the external pipes located inside the center body and formed to move and eject coolant to the upper end of the center body; a high altitude liquid rocket engine ground combustion test comprising: Device.
제 2항에 있어서,
상기 센터바디는 내측으로 소정 이격되어 형성된 내벽을 구비하되, 상기 내벽은 상기 센터바디의 상측부분에서 개방되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 2,
The center body has an inner wall formed to be spaced a predetermined distance inward, wherein the inner wall is formed to be opened from an upper portion of the center body.
제 3항에 있어서,
상기 내부이송배관의 상측 끝단과 상기 내벽의 상측 끝단이 연결되어, 상기 내부이송배관에 유입된 냉각수가 상기 센터바디와 상기 내벽의 사이를 따라 상기 센터바디의 하부로 이동하는 것을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 3,
The upper end of the inner transfer pipe and the upper end of the inner wall are connected, and the coolant introduced into the inner transfer pipe moves to the lower part of the center body along the gap between the center body and the inner wall. Liquid rocket engine ground combustion test device.
제 4항에 있어서,
상기 센터바디와 상기 내벽 사이에, 복수개의 모세관으로 구성된 재생냉각 채널인 센터바디채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 4,
A high altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus, characterized in that between the center body and the inner wall, a center body channel, which is a regeneration cooling channel composed of a plurality of capillaries, is formed.
제 5항에 있어서,
상기 센터바디채널은,
상기 센터바디의 내면을 따라 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 5,
The center body channel,
High altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus, characterized in that formed in a spiral along the inner surface of the center body.
제 1항에 있어서,
상기 냉각수배관은,
노즐에서 배출되는 기체와의 저항을 감소시키기 위하여 단면이 에어포일 형태인 것을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 1,
The cooling water pipe,
High altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus, characterized in that the cross section is in the form of an airfoil in order to reduce the resistance to the gas discharged from the nozzle.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 가이드는,
상기 고공용 노즐의 최하단 지름과 동일한 지름을 가지는 것을 특징으로 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 1,
The guide,
High altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus, characterized in that having the same diameter as the lowermost diameter of the nozzle for high altitude.
제 1항에 있어서,
상기 가이드는,
상기 고공용 노즐의 최하단과 밀폐부재를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 1,
The guide,
High altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus, characterized in that connected through the lower end of the high altitude nozzle and a sealing member.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 가이드배관은,
상기 냉각수배관으로 유입된 냉각수가 상기 가이드를 따라 상방으로 이동 가능한 실린더로 형성되고,
상기 가이드내벽은,
상기 가이드의 상측 끝단에서 상기 가이드배관과 연결되어, 냉각수가 상기 가이드와 상기 가이드내벽 사이를 따라 상기 가이드의 하부로 이동하는 것을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 1,
The guide pipe,
The cooling water introduced into the cooling water pipe is formed as a cylinder that can move upward along the guide,
The guide inner wall,
A liquid rocket engine ground combustion test apparatus for high altitude, characterized in that it is connected to the guide pipe at an upper end of the guide, and coolant moves to a lower portion of the guide along between the guide and the guide inner wall.
제 1항에 있어서,
상기 가이드와 상기 가이드내벽 사이에, 복수개의 모세관으로 구성된 재생냉각 채널인 가이드채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 1,
A high altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus, characterized in that between the guide and the guide inner wall, a guide channel, which is a regenerative cooling channel composed of a plurality of capillaries, is formed.
제 13항에 있어서,
상기 가이드채널은, 상기 가이드의 내면을 따라 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 13,
The guide channel is a high altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus, characterized in that formed in a spiral along the inner surface of the guide.
제 13항에 있어서,
상기 가이드채널의 각각의 모세관은, 상기 가이드의 하단부분에 이젝팅부재를 더 구비하며,
상기 이젝팅부재는 상기 가이드채널의 각각의 모세관을 따라 나선형으로 흐르는 냉각수를 수직방향으로 바꿔 고속으로 분사하는 것을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 13,
Each capillary tube of the guide channel further includes an ejecting member at the lower end of the guide,
The ejecting member is a high altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus, characterized in that the cooling water flowing in a spiral along each capillary of the guide channel is changed in a vertical direction and injected at high speed.
제 1항에 있어서,
상기 센터바디가 상기 고공용 노즐의 내측으로 삽입되지 않는 상기 센터바디에 냉각수 배관이 연결되는 것을 특징으로 하는 고공용 액체로켓엔진 지상 연소시험 장치.
The method of claim 1,
A high altitude liquid rocket engine ground combustion test apparatus, characterized in that a coolant pipe is connected to the center body in which the center body is not inserted into the high altitude nozzle.
KR1020190111427A 2019-09-09 2019-09-09 A ground test device for upper-stage rocket engine KR102181031B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190111427A KR102181031B1 (en) 2019-09-09 2019-09-09 A ground test device for upper-stage rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190111427A KR102181031B1 (en) 2019-09-09 2019-09-09 A ground test device for upper-stage rocket engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102181031B1 true KR102181031B1 (en) 2020-11-19

Family

ID=73679136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190111427A KR102181031B1 (en) 2019-09-09 2019-09-09 A ground test device for upper-stage rocket engine

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102181031B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113959726A (en) * 2021-09-21 2022-01-21 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 Power system of jet engine ground test platform

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101434171B1 (en) 2013-01-31 2014-09-22 한국항공우주연구원 System for Combustion Tests of Upper-stage Rocket Engine
KR20190018093A (en) * 2017-08-11 2019-02-21 충남대학교산학협력단 Propulsion engine test system with cooling function
KR20190044090A (en) * 2016-09-01 2019-04-29 애딕티브 로켓 코포레이션 Structural heat exchanger

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101434171B1 (en) 2013-01-31 2014-09-22 한국항공우주연구원 System for Combustion Tests of Upper-stage Rocket Engine
KR20190044090A (en) * 2016-09-01 2019-04-29 애딕티브 로켓 코포레이션 Structural heat exchanger
KR20190018093A (en) * 2017-08-11 2019-02-21 충남대학교산학협력단 Propulsion engine test system with cooling function

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113959726A (en) * 2021-09-21 2022-01-21 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 Power system of jet engine ground test platform
CN113959726B (en) * 2021-09-21 2024-04-09 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 Power system of jet engine ground test platform

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6402988B2 (en) Rocket engine high-air combustion test facility and operation method of rocket engine high-air combustion test facility
JP5779587B2 (en) Combustion chamber with vented spark plug
US20060260291A1 (en) Pulse detonation assembly with cooling enhancements
US2674845A (en) Diffuser apparatus with boundary layer control
KR102181031B1 (en) A ground test device for upper-stage rocket engine
CN111426445B (en) road-de-Wickel tube wind tunnel and method for expanding high Mach number thereof
US2925013A (en) Rocket engine assembly testing and launching apparatus
CN102607064A (en) Combustor nozzle and method for fabricating the combustor nozzle
He et al. Numerical investigation of flow separation behavior in an over-expanded annular conical aerospike nozzle
ES2352445T3 (en) ROCKER MOTOR LAVAL NOZZLE.
RU2435108C2 (en) Combustion chamber, its manufacturing method and jet turbine engine equipped with such combustion chamber
CN107165739B (en) Solid-liquid rocket circular seam type plug nozzle
JP4831835B2 (en) Gas turbine combustor
JP2009041852A (en) Jet burner
KR102468746B1 (en) Combustor inclduing heat exchanging structure and rocket including the same
JP5459317B2 (en) Noise reduction device
US10746059B2 (en) Exhaust diffuser having ejection hole and suction hole, and gas turbine having the same
CN117128107A (en) Dual-mode knocking thrust chamber
KR101977264B1 (en) High Altitude Pressure Sustain Equipment of Nozzle Exit for a Rocket Engine High Altitude Test
Nagao et al. The Modified Fuel Turbopump of 2nd stage engine for H3 launch vehicle
JP4205520B2 (en) Hybrid rocket
RU2449159C1 (en) Device to test liquid-propellant engines (lpe)
US9140215B2 (en) Rocket engine pressure sense line
KR101020596B1 (en) Combustor and engine having the same
RU2391548C1 (en) Test device for liquid propellant engines (versions)

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant