KR101942001B1 - 주파수 가변형 연소기 - Google Patents

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KR101942001B1
KR101942001B1 KR1020170102086A KR20170102086A KR101942001B1 KR 101942001 B1 KR101942001 B1 KR 101942001B1 KR 1020170102086 A KR1020170102086 A KR 1020170102086A KR 20170102086 A KR20170102086 A KR 20170102086A KR 101942001 B1 KR101942001 B1 KR 101942001B1
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고영성
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최지선
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충남대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 연소 불안정 현상을 모사하는 연소기의 공진 주파수를 연소기의 높이 및 2차 유동을 이용하여 가변시킴으로써 엔진에 대한 연소불안정 현상을 해소하고 엔진에 대한 여러가지 실험을 진행할 수 있게 하는 주파수 가변형 연소기에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 연소실 하우징과, 상기 연소실 하우징의 일측면에 형성되며, 상기 연소실 하우징 내에서 연소된 가스가 배출되는 메인노즐과, 상기 연소실 하우징의 타측면에 형성되며, 상기 연소실 하우징 내부로 2차 유동을 공급시키는 2차유동 공급인젝터와, 상기 연소실 하우징 내부에 배치되어, 상기 연소실 하우징 내부의 높이를 조절하는 연소실 높이조절바와, 상기 연소실 높이조절바와 연결되어 상기 연소실 높이조절바를 상하로 이동시키는 실린더와, 상기 2차유동 공급인젝터 및 상기 실린더를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 2차 유동은 액체질소와 기체질소의 혼합에 의하여 이루어지고, 상기 연소실 높이조절바에 의하여 가변되는 상기 연소실의 높이 및 상기 2차 유동에서 상기 액체질소와 상기 기체질소의 혼합비를 동시에 조절함으로써 공진 주파수를 가변시키는 것을 특징으로 하는 주파수 가변형 연소기를 제공한다.

Description

주파수 가변형 연소기{Frequency variable type burner}
본 발명은 주파수 가변형 연소기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소 불안정 현상을 모사하는 연소기의 공진 주파수를 연소기의 높이, 2차 유동 및 가진부를 이용하여 가변시킴으로써 엔진에 대한 연소불안정 현상을 해소하고 엔진에 대한 여러가지 실험을 진행할 수 있게 하는 주파수 가변형 연소기에 관한 것이다.
로켓 엔진의 연소기는 연소기 내부로 산화제와 함께 연료를 공급받아 연소시키며, 이러한 과정을 실험하기 위한 연소기 모사장치를 제작하여 연소 실험을 진행한다.
연소기 모사장치는 연료와 산화제가 공급되어 연소되는 연소실 하우징과 연소로 인해 발생한 가스를 배출하는 배출노즐을 포함하며 구성된다.
그러나 이 과정에서 연소기는 연소 및 음향장으로 인한 고유의 공진 주파수를 가지게 되고, 이는 연소 불안정 현상을 야기하는 문제점이 된다.
이를 해결하기 위하여 종래에는 연소기에서 연소 불안정 현상의 발생시 일정 부피와 형상을 가지는 음향공명기를 추가적으로 설치함으로써 음향장을 흡수하는 기술을 이용하여 공진 주파수를 변경하였다.
그러나 위와 같은 기술은 정해진 주파수에 해당하는 음향장에 적용되어 연소 불안정 현상을 해소하기 때문에, 정해진 주파수 이외의 주파수를 가지는 연소기에서는 활용이 불가능한 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0120248호 (발명의 명칭: 공진기를 조정하는 시스템 및 방법, 공개일: 2016년 10월 17일)
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 연소 불안정을 모사하는 연소기의 공진 주파수를 연소기의 높이, 2차 유동 및 가진부를 이용하여 가변시킴으로써 엔진에 대한 연소 불안정 현상을 해소하고 엔진에 대한 여러가지 실험을 진행할 수 있게 하는 주파수 가변형 연소기를 제공한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 연소실 하우징과, 상기 연소실 하우징의 일측면에 형성되며, 상기 연소실 하우징 내에서 연소된 가스가 배출되는 메인노즐과, 상기 연소실 하우징의 타측면에 형성되며, 상기 연소실 하우징 내부로 2차 유동을 공급시키는 2차유동 공급인젝터과, 상기 연소실 하우징 내부에 배치되어, 상기 연소실 하우징 내부의 높이를 조절하는 연소실 높이조절바와, 상기 연소실 높이조절바와 연결되어 상기 연소실 높이조절바를 상하로 이동시키는 실린더와, 상기 2차유동 공급인젝터 및 상기 실린더를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 2차 유동은 액체질소와 기체질소의 혼합에 의하여 이루어지고, 상기 연소실 높이조절바에 의하여 가변되는 상기 연소실의 높이 및 상기 2차 유동에서 상기 액체질소와 상기 기체질소의 혼합비를 동시에 조절함으로써 공진 주파수를 가변시키는 것을 특징으로 하는 주파수 가변형 연소기를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기는 상기 메인노즐과 이격되어 배치되며, 상기 연소실 하우징 측면에 형성되어 상기 연소실 하우징 내에서 연소된 가스가 배출되는 보조노즐 및 톱니형상으로 형성되어, 톱니가 일정간격으로 상기 보조노즐을 개폐함으로써 상기 연소실 하우징 내에 압력 섭동을 발생시키는 가진부를 더 포함하며, 상기 압력 섭동에 의하여 상기 공진 주파수를 가변시킬 수 있다.
본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 연소실 내부 높이를 조절하는 연소실 높이조절바를 통해 연소실 하우징의 높이를 조절하여 공진 주파수를 가변시킴으로써 공진 주파수에 의하여 발생되는 연소 불안정 현상을 해소할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 연소실 하우징 내부에 2차 유동을 공급하고, 2차 유동의 액체질소와 기체질소의 혼합비를 조절하여 공진 주파수를 가변시킴으로써 공진 주파수에 의하여 발생되는 연소 불안정 현상을 해소할 수 있는 이점이 있다.
셋째, 연소실 하우징 내에서 연소된 가스를 보조밸브 및 가진부를 이용하여 일정한 간격으로 배출하여 연소실 하우징 내부에 압력 섭동을 발생시킴으로써 공진 주파수를 가변시키며, 이에 따라 공진 주파수에 의하여 발생되는 연소 불안정 현상을 해소할 수 있는 이점이 있다.
넷째, 연소실 하우징의 높이 조절, 연소실 하우징 내부로 2차 유동 공급 또는 연소가스 배출량 조절을 독립적으로 또는 동시에 진행하여 공진 주파수를 변경할 수 있게 됨으로써 여러가지 환경에 적용되어 실험을 진행할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기의 개략도를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 주파수 가변형 연소기에 2차 유동이 공급되는 과정의 개략도를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 주파수 가변형 연소기에서 메인유동 공급인젝터와 2차유동 공급인젝터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 주파수 가변형 연소기에서 2차 유동의 기체질소와 액체질소의 혼합비 조절에 의하여 가변하는 공진 주파수를 도시한 그래프이다.
도 5는 도 1의 주파수 가변형 연소기에서 연소실 하우징 내부 높이 조절에 의하여 가변하는 공진 주파수를 도시한 그래프이다.
도 6은 도 1의 주파수 가변형 연소기에서 보조노즐 및 가진부를 상세하게 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기에서 연소실 하우징 높이에 따른 음속, 온도, 2차 유동의 유량의 변화를 도시한 그래프이다.
이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1 내지 도 3를 참조하여 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기를 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기는 연소실 하우징(100), 메인노즐(200), 메인유동 공급인젝터(400'), 2차유동 공급인젝터(400), 액체질소 공급부(800), 기체질소 공급부(900), 연소실 높이조절바(500), 실린더(600), 보조노즐(300), 가진부(700) 및 제어부를 포함한다.
상기 연소실 하우징(100)은 내부에서 연소가 이루어지는 공간으로, 연소를 위하여 연료(F)와 산화제(O)가 상기 메인유동 공급인젝터(400')를 통해 상기 연소실 하우징(100) 내부로 공급되며, 연소실 하우징(100) 내부에서 연료(F)와 산화제(O)에 의하여 연소가 이루어진다.
상기 메인노즐(200)은 상기 연소실 하우징(100) 일측면에 형성되어 상기 연소실 하우징(100) 내부에서 이루어진 연소에 의하여 발생된 가스가 배출된다. 상기 메인노즐(200)로부터 배출되는 가스의 양은 일정하며, 이에 따라 상기 연소실 하우징(100) 내부의 압력 또한 일정하게 유지된다.
상기 2차유동 공급인젝터(400)는 상기 연소실 하우징(100)의 타측면에 형성되어 상기 연소실 하우징(100) 내부로 2차 유동을 공급시키는 것으로, 이는 상기 연소실 하우징(100)의 온도를 변경함으로써 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기의 공진 주파수를 변경하기 위함이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 메인유동 공급인젝터(400') 및 상기 2차유동 공급인젝터(400)는 상기 연소실 하우징(100)의 타측면에 형성되어 있으며, 상기 메인유동 공급인젝터(400')는 다수개의 메인유동 홀로 형성되어 상기 연소실 하우징 타측면 중 중심부에 위치하며, 상기 2차유동 공급인젝터(400)는 다수개의 2차유동 홀로 형성되어 상기 연소실 하우징 타측면 중 상기 메인유동 공급인젝터(400')가 형성된 영역 이외의 부분인 가장자리에 위치한다.
상기 메인유동 공급인젝터(400')를 형성하는 다수개의 메인유동 홀(400'a, 400'b)의 개수와 배치는 도 3의 (a)와 도 3의 (b)와 같이, 상기 메인유동 공급인젝터(400')에서 각각 분사되는 유체의 유량에 따라 가변될 수 있으며, 상기 2차유동 공급인젝터(400)를 형성하는 상기 2차유동 홀의 개수 또한 가변될 수 있다.
먼저, 상기 공진 주파수는 다음과 같은 식으로 정의된다.
Figure 112017077530813-pat00001
상기 수학식 1과 같이, 공진 주파수(f)는 음속(c)과 연소실 하우징(100)의 높이(Lz)에 따라 변경된다. 여기서, 음속은
Figure 112017077530813-pat00002
의 식에 따라 온도(T)에 의하여 값이 가변된다.
즉, 공진 주파수를 변경하기 위하여 연소실 하우징(100)의 온도를 조절함으로써 음속을 변경하고, 이와 같은 상기 연소실 하우징(100)의 온도 조절은 2차 유동의 공급을 통해 이루어진다.
상기 2차 유동은 액체질소(LN2)와 기체질소(GN2)의 혼합에 의하여 이루어지고, 상기 액체질소 공급부(800)와 상기 기체질소 공급부(900)에 구비된 밸브(810, 910)의 조절에 의하여 상기 액체질소(LN2)와 상기 기체질소(GN2)의 혼합비를 조절하여 상기 2차유동 공급인젝터(400)를 통해 상기 2차 유동을 상기 연소실 하우징(100) 내부로 공급시킴으로써 상기 연소실 하우징(100)의 온도를 조절하여 결과적으로 공진 주파수를 변경한다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 연소실 하우징(100)의 높이가 각각 0.36m, 0.38m, 0.39m 일 때, 상기 2차 유동의 기체질소비가 감소함에 따라 상기 2차 유동의 온도가 감소하여 결과적으로 상기 공진 주파수가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
결과적으로, 상기 2차 유동을 상기 2차유동 공급인젝터(400)를 통해 상기 연소실 하우징(100) 내부로 공급함으로써 온도를 조절하여 공진 주파수를 변경할 수 있게 되며, 이에 따라 공진 주파수에 의한 연소 불안정 현상을 해소할 수 있게 되어 다양한 환경에서의 연소 실험을 진행할 수 있게 된다.
상기 연소실 높이조절바(500)는 상기 연소실 하우징(100) 내부에 배치되어 상기 연소실 하우징(100) 내부의 높이(L)를 조절한다. 상기 연소실 높이조절바(500)는 상기 연소실 하우징(100) 내부의 압력 및 연소실 하우징(100) 내에서 이루어지는 연소에 의하여 균열 및 파손이 일어나지 않는 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 실린더(600)는 상기 연소실 높이조절바(500)와 연결되어 상기 연소실 높이조절바(500)를 상하로 이동시킴으로써 상기 연소실 하우징(100)의 높이를 조절한다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(600)는 상기 연소실 높이조절바(500)와 연결되되 상기 연소실 하우징(100) 외부에 배치되어 있으며, 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기의 실린더(600)는 유압실린더(600)로 구성되어 상기 연소실 높이조절바(500)를 구동한다.
상술한 수학식 1과 같이, 공진 주파수는 음속(c)뿐만 아니라 연소실의 높이(Lz)에 의하여 변경되며, 이에 따라 상기 연소실 높이조절바(500)를 상기 실린더(600)가 이동시켜 상기 연소실 하우징(100)의 높이(도 1의 L)를 조절함으로써 공진 주파수를 조절한다.
즉, 상기 실린더(600)가 상기 연소실 높이조절바(500)를 상승시킴으로써 상기 연소실 하우징(100)의 높이(L)을 좁게 하는 경우, 상기 수학식 1에 따라 상기 공진 주파수는 커지게 된다.
반대로 상기 실린더(600)가 상기 연소실 높이조절바(500)를 하강시킴으로써 상기 연소실 하우징(100)의 높이(L)를 넓게 하는 경우, 상기 수학식 1에 따라 상기 공진 주파수는 작아지게 된다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 2차 유동이 상기 연소실 하우징(100) 내부로 기체질소 3kg/s 또는 액체질소 3kg/s 로 일정하게 공급될 때, 상기 연소실 하우징(100)의 높이가 증가함에 따라 상기 공진 주파수가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
결과적으로, 상기 실린더(600)를 통해 상기 연소실 높이조절바(500)를 상하로 이동시켜 공진 주파수를 변경함으로써 공진 주파수에 의한 연소 불안정 현상을 해소할 수 있게 되며, 다양한 환경에서의 연소 실험을 진행할 수 있게 된다.
상기 실린더(600)는 상술한 실시예와는 다르게 상기 연소실 하우징(100) 내부에 배치되어 상기 연소실 높이조절바(500)를 구동할 수도 있으며, 이 경우에는 상기 실린더(600)를 제어하는 제어부와 무선으로 연결되어 상기 제어부로부터 원격으로 제어명령을 전달받아 상기 연소실 높이조절바(500)를 구동할 수도 있다.
상기 제어부는 상술한 바와 같이, 상기 실린더(600)를 제어하여 상기 연소실 하우징(100) 내부의 높이를 조절함으로써 공진 주파수를 변경시킬 수 있고, 또한, 상기 제어부는 2차유동 공급인젝터(400) 및 상기 액체질소 공급부(800)와 상기 기체질소 공급부(900)에 구비된 밸브(810, 910)를 제어함으로써 공진 주파수를 변경시킬 수 있다.
즉, 상기 제어부는 상기 액체질소 공급부(800)와 상기 기체질소 공급부(900)에 구비된 밸브(810, 910)를 제어하여 상기 액체질소(LN2)와 상기 기체질소(GN2)의 혼합비를 조절하고, 상기 2차유동 공급인젝터(400)의 개폐 및 공급량을 조절함으로써 공진 주파수를 변경시킨다.
상기 보조노즐(300)은 상기 메인노즐(200)과 이격되어 배치되며, 상기 연소실 하우징(100) 측면에 형성되어 상기 연소실 하우징(100) 내에서 연소된 가스가 배출된다. 즉, 상기 메인노즐(200)뿐만 아니라 상기 보조노즐(300)을 통해 가스를 배출함으로써, 상기 연소실 하우징(100) 내에 있는 가스의 배출양을 조절하여 상기 연소실 하우징(100) 내부의 압력을 변화시킨다.
결과적으로 상기 가스 배출량의 조절에 따른 상기 연소실 하우징(100) 내부의 압력 변화를 통하여 압력 섭동을 발생시키고, 이에 따라 공진 주파수를 변경함으로써 공진 주파수에 의한 연소 불안정 현상을 해소할 수 있게 되며, 다양한 환경에서의 연소 실험을 진행할 수 있게 된다.
상기 가진부(700)는 도 6에 도시된 바와 같이, 톱니형상으로 형성되어 톱니가 일정간격으로 상기 보조노즐(300)을 개폐함으로써 상기 연소실 하우징 내에 압력 섭동을 발생시킨다.
상기 가진부(700)는 일정한 속도로 회전함으로써 상기 보조노즐(300)을 개폐하고, 상기 보조노즐(300)을 개폐하는 간격은 상기 가진부(700)의 회전 속도(V) 또는 상기 가진부(700)에 형성된 톱니의 간격(K)에 의하여 결정되며, 이에 따라 공진 주파수를 변경할 수 있다.
상술한 공진 주파수를 변경시키기 위한 연소실 하우징(100)의 높이 조절, 연소실 하우징(100) 내부로 2차 유동을 공급 및 상기 2차 유동의 혼합비 조절, 상기 보조노즐(300) 및 상기 가진부(700)를 이용한 가스 배출량 조절은 각각 독립적으로 적용되어 상기 공진 주파수를 변경시킬 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 동시에 적용되어 상기 공진 주파수를 변경할 수 있게 됨으로써 다양한 환경에서 실험을 진행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기는 상기 연소실 하우징(100) 일면에 가시화 창(100')을 형성할 수 있다. 상기 가시화 창(100')은 내열성 유리와 같은 고온, 고압에 강한 투명재질로 구성되어, 상기 가시화 창(100')을 통해 상기 연소실 하우징(100) 내부에서 발생하는 연소를 확인할 수 있도록 한다.
도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기의 일 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기는 실제 사용되는 75톤큽 연소기의 축소형 연소기로서, 상기 75톤급 연소기와 동일한 실추진제를 사용하여 입계압력 이상의 고온, 고압 환경에서의 연소안정성 평가를 수행하고, 이를 통하여 실제 연소기를 개발하기 이전에 연소기에서 발생하는 연소 불안정 현상을 사전에 예측하고, 이를 통하여 연소 불안정 현상을 해고하고자 한다.
기존의 75톤급 연소기에 공급되는 추진제의 전체 연료와 산화제의 혼합비(산화제/연료)는 2.45이지만, 연소기에 공급되는 연료의 약 10% 는 연소기 벽면의 열유속을 낮추기 위하여 연소실 벽면의 막냉각링으로 바로 분사되고, 나머지 연료가 분사기를 통해 산화제와 분사되므로, 이를 고려하여 추진제의 혼합비(산화제/연료)는 2.76으로 조정하여 연소기에 산화제와 연료를 공급한다.
따라서, 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기가 상술한 75톤급 연소기에서의 공진 주파수의 공진 모드 조건을 모사할 수 있도록 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기에 공급되는 추진제의 혼합비(산화제/연료)를 2.76으로 하여 산화제와 연료를 공급한다.
항목 목표치
추진제
조합		 Kerosene 0.087 kg/s
LOx 0.240 kg/s
추진제 혼합비 2.76
추진제 총유량 1 kg/s 이상
연소실 하우징 압력 (Pc) 최대 60bar
연소실 하우징 형상 (음향장) 1000~2000 Hz
가진 진폭 > 10% of Pc
뿐만 아니라 상기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기는 75톤급 연소기를 모사하기 위하여 추진제 혼합비뿐만 아니라, 추진제 조합, 추진제 총유량, 연소실 하우징(100) 압력, 연소실 하우징(100) 형상, 가진 진폭 또한 고려되어야 하며, 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기의 추진제 조합, 추진제 혼합비, 추진제 총유량, 연소실 하우징(100) 압력, 연소실 하우징(100) 형상 및 가진 진폭은 상기 표 1과 같다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기는 실제 사용되는 연소기의 공진 주파수를 모사할 수 있어야 하며, 공진 주파수에서 연소기에 주로 영향을 미치는 모드는 transversal 모드(T 모드)이고, 이 모드는 연소기의 반경(radial) 방향 모드와, 접선(tangential) 방향 모드로 구분된다.
또한, 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기는 상술한 바와 같이 연소기에서의 연소 불안정 현상을 확인하고 이를 해결하기 위한 것으로서, 원통형 형상이 아닌 T 모드 구현만을 위한 비원통형 형상으로 연소실 하우징(100)을 형성하였다.
따라서, 비원통형 형상을 가지는 상기 연소실 하우징(100)에서 주파수는 상술한 수학식 1로 계산될 수 있고, T모드와 관련된 인자는 연소기의 높이 방향으로 정리되므로, 다음과 같이 정리될 수 있다.
Figure 112017077530813-pat00003
상기 수학식 2와 같이, 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기의 공진 주파수는 연소실 하우징(100) 내의 음속(수학식 2의 c)과 연소실 하우징(100)의 높이(수학식 2의 LZ 및 도 1의 L)에 따라 결정되며, 음속은
Figure 112017077530813-pat00004
의 식에 따라 온도(T)에 의하여 값이 가변된다.
상기 공진 주파수를 분석하기 위하여, 상기 연소실 하우징(100)의 높이와 연소식 하우징 내부의 음속, 즉 온도를 고려하여야 한다.
항목 수치
연소실 하우징 높이(Lz, m) 0.28 ~ 0.54
음속(c, m/s) 616 ~ 1199
온도(Tbulk, K) 982 ~ 3571
액체질소 (kg/s) 6.203 ~ 0
기체질소 (kg/s) 10 ~ 0
본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기는 상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 추진제 혼합비가 2.76으로 상기 연소실 하우징(100) 내로 공급되는 상태에서 액체질소와 기체질소의 혼합비를 이용해 상기 연소실 하우징(100) 내부의 온도를 조절한다.
이를 위하여 연소실 하우징(100) 높이에 따른 액체 질소와 기체 질소의 변화 실험 및 연소실 하우징(100) 높이에 따른 음속과 온도 실험을 진행하였으며, 결과는 도 7 및 도 8과 같다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 2차 유동, 즉 액체 질소나 기체 질소의 양이 증가하면 할수록 연소실 하우징(100)의 높이가 상대적으로 작아질 수 있으나, 이 경우에는 2차 유동의 공급에 어려움이 발생할 수 있다.
따라서, 연소실 하우징(100)의 높이 및 안정적인 2차 유동을 공급을 고려하여, 본 발명에 따른 주파수 가변형 연소기는 3kg/s의 2차 유동이 상기 연소실 하우징(100)에 공급되고, 1100Hz의 공진 주파수를 모사할 수 있도록 연소실 하우징(100)의 높이를 0.38m로 설계될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
100: 연소실 하우징
200: 메인노즐
300: 보조노즐
400: 2차유동 공급인젝터
400': 메인유동 공급인젝터
400'a, 400'b: 메인유동 홀
500: 연소실 높이조절바
600: 실린더
700: 가진부
800: 액체질소 공급부
900: 기체질소 공급부
810, 910: 밸브

Claims (2)

  1. 연소실 하우징;
    상기 연소실 하우징의 일측면에 형성되며, 상기 연소실 하우징 내에서 연소된 가스가 배출되는 메인노즐;
    상기 연소실 하우징의 타측면에 형성되며, 상기 연소실 하우징 내부로 2차 유동을 공급시키는 2차유동 공급인젝터;
    상기 연소실 하우징 내부에 배치되어, 상기 연소실 하우징 내부의 높이를 조절하는 연소실 높이조절바;
    상기 연소실 높이조절바와 연결되어 상기 연소실 높이조절바를 상하로 이동시키는 실린더; 및
    상기 2차유동 공급인젝터 및 상기 실린더를 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 2차 유동은 액체질소와 기체질소의 혼합에 의하여 이루어지고,
    상기 연소실 높이조절바에 의하여 가변되는 상기 연소실의 높이 및 상기 2차 유동에서 상기 액체질소와 상기 기체질소의 혼합비를 동시에 조절함으로써 공진 주파수를 가변시키며,
    상기 메인노즐과 이격되어 배치되며, 상기 연소실 하우징 측면에 형성되어 상기 연소실 하우징 내에서 연소된 가스가 배출되는 보조노즐; 및
    톱니형상으로 형성되어, 톱니가 일정간격으로 상기 보조노즐을 개폐함으로써 상기 연소실 하우징 내에 압력 섭동을 발생시키는 가진부;를 더 포함하며,
    상기 압력 섭동에 의하여 상기 공진 주파수를 가변시키는 것을 특징으로 하는 주파수 가변형 연소기.
  2. 삭제
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