KR102325902B1

KR102325902B1 - Rotating type gas flow regulator for ducted lampjet engine

Info

Publication number: KR102325902B1
Application number: KR1020200021516A
Authority: KR
Inventors: 남궁혁준; 이재호
Original assignee: 현대로템 주식회사
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-11-12
Also published as: KR20210106705A

Abstract

본 발명은 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량 조절기에 관한 것으로서, 특히 1차 연소실(가스발생기)에서 발생된 가스(연소가스 또는 미연소가스)에 포함된 고체 입자의 배출을 용이하게 하여 덕트드 램제트 엔진의 추력 제어를 쉽게 이루도록 하는 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량 조절기에 관한 것이다. 구성은 1차 연소실을 통해 유입되는 고체 추진제의 가스를 2차 연소실로 배출, 공급시 공급량을 조절할 수 있도록 메인 분사홀과 보조 분사홀 및 노즐을 갖는 분사패널과 상기 보조 분사홀 및 노즐을 개폐시키는 분사홀 개폐수단으로 이루어지는 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량조절기에 있어서, 상기 노즐은 1차 연소실에서 발생되어 유입되는 고체 추진제의 가스 유속(흐름)을 고속으로 가속화되도록 지름이 작게 축소 형성된 유입구 부분은 길이가 짧게 형성되고 내부 유로와 지름이 크게 팽창 형성된 배출구 부분은 길이가 길게 확장 형성되며, 상기 분사홀 개폐수단은 분사패널의 중앙에 결합되어 상기 2차 연소실의 압력이 낮거나 높음에 따라 고체 추진체의 가스 공급량을 조절하도록 보조 분사홀의 개폐 수를 조절하기 위한 축을 갖고 회전동작하는 셔터와 상기 셔터를 회전동작시키도록 결합되는 기어 및 상기 기어를 회전동작시키도록 결합되는 모터를 포함하고, 상기 셔터는 보조 분사홀의 개폐 면적을 조절할 수 있도록 원주 방향을 따라 복수 개의 개폐홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a rotary gas flow regulator for a ducted ramjet engine, and in particular, facilitates the discharge of solid particles contained in the gas (combusted gas or unburned gas) generated in the primary combustion chamber (gas generator) to facilitate the discharge of the ducted It relates to a rotary gas flow regulator for a ducted ramjet engine that makes it easy to achieve thrust control of a ramjet engine. The configuration consists of an injection panel having a main injection hole, an auxiliary injection hole, and a nozzle, and an injection panel having a main injection hole, an auxiliary injection hole, and a nozzle so that the gas of the solid propellant introduced through the primary combustion chamber can be discharged and supplied to the secondary combustion chamber, and the auxiliary injection hole and the nozzle are opened and closed. In the rotary gas flow regulator for a ducted ramjet engine comprising an injection hole opening/closing means, the nozzle is an inlet portion with a reduced diameter so as to accelerate the gas flow rate (flow) of the solid propellant generated in the primary combustion chamber and introduced at high speed Silver is formed to have a short length and an inner flow path and an outlet portion having a large diameter expansion is formed to have a long length, and the injection hole opening/closing means is coupled to the center of the injection panel to form a solid as the pressure in the secondary combustion chamber is low or high A shutter rotatable having a shaft for adjusting the number of openings and closings of the auxiliary injection hole to adjust the gas supply amount of the propellant, a gear coupled to rotate the shutter, and a motor coupled to rotate the gear, the shutter is characterized in that a plurality of opening and closing holes are formed along the circumferential direction to adjust the opening and closing area of the auxiliary injection hole.

Description

Rotating type gas flow regulator for ducted lampjet engine

본 발명은 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량 조절기에 관한 것으로서, 특히 1차 연소실(가스발생기)에서 발생된 가스(연소가스 또는 미연소가스)에 포함된 고체 입자의 배출을 용이하게 하여 덕트드 램제트 엔진의 추력 제어를 쉽게 이루도록 하는 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량 조절기에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary gas flow regulator for a ducted ramjet engine, and in particular, facilitates the discharge of solid particles contained in the gas (combusted gas or unburned gas) generated in the primary combustion chamber (gas generator) to facilitate the discharge of the ducted It relates to a rotary gas flow regulator for a ducted ramjet engine that makes it easy to achieve thrust control of a ramjet engine.

일반적으로 램제트 추진기술의 하나인 덕티드 램제트(Ducted Lampjet)의 추진기에는 추진력을 얻기 위해 가스발생기인 1차 연소실과 상기 1차 연소실을 통해 배출되는 불완전 연소 가스발생기와 연소가스 또는 미연소가스를 공기나 산화제를 혼합하여 연소 및 분출하는 2차 연소실 사이에 가스의 유량을 조절하기 위한 가스유량 조절기가 설치된다.In general, in order to obtain propulsion power, the propulsion of a ducted lampjet, one of ramjet propulsion technologies, includes a primary combustion chamber, which is a gas generator, an incomplete combustion gas generator discharged through the primary combustion chamber, and combustion gas or unburned gas. A gas flow regulator is installed to control the flow rate of gas between the secondary combustion chambers where the oxidizer is mixed and combusted and ejected.

그러나, 종래의 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량 조절기는 가스 발생기인 1차 연소실에서 발생되는 1차 연소가스에 포함된 고체 입자로 인해 분사홀과 노즐에 슬래그(slag)가 침적되어 가스 분사홀과 노즐의 면적이 감소되기 때문에 1차 연소가스의 유량을 정밀하게 제어하기가 어려워지는 문제점이 있었다. However, in the conventional rotary gas flow regulator for a ducted ramjet engine, slag is deposited in the injection hole and nozzle due to the solid particles contained in the primary combustion gas generated in the primary combustion chamber, which is a gas generator, so that the gas injection hole There was a problem in that it was difficult to precisely control the flow rate of the primary combustion gas because the area of the nozzle and the nozzle were reduced.

또, 종래의 회전형 가스유량 조절기는 가스 발생기인 1차 연소실에서 배출되는 가스(연소가스 또는 미연소가스)의 고체 입자가 노즐에 침적 또는 삭마를 야기시켜 2차 연소실로 유입되는 과정에서 배압에 따른 최적의 혼합과 연소효율에 적합한 당량비를 지속적으로 유지하기 어려운 문제점이 있었다.In addition, in the conventional rotary gas flow regulator, solid particles of the gas (combusted gas or unburned gas) discharged from the primary combustion chamber, which is a gas generator, cause deposition or ablation in the nozzle, thereby increasing the back pressure in the process of entering the secondary combustion chamber. There was a problem in that it was difficult to continuously maintain an equivalence ratio suitable for optimal mixing and combustion efficiency.

공개특허 10-2012-0134297Patent Publication 10-2012-0134297 공개특허 10-2016-0021331Patent Publication 10-2016-0021331

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 1차 연소실에서 연소되는 고체 추진제의 가스 또는 미연소된 가스의 유량을 정밀하게 조절하여 정확한 추력 제어를 함과 동시에 연소가스와 공기의 고른 혼합으로 2차 연소실에서 연소 효율을 향상시키도록 하는 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량 조절기를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to precisely control the flow rate of solid propellant gas or unburned gas burned in the primary combustion chamber to precisely control thrust and burn An object of the present invention is to provide a rotary gas flow regulator for a ducted ramjet engine that improves combustion efficiency in a secondary combustion chamber by uniform mixing of gas and air.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 1차 연소실을 통해 유입되는 고체 추진제의 가스를 2차 연소실로 배출, 공급시 공급량을 조절할 수 있도록 메인 분사홀과 보조 분사홀 및 노즐을 갖는 분사패널과 상기 보조 분사홀 및 노즐을 개폐시키는 분사홀 개폐수단으로 이루어지는 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량조절기에 있어서, 상기 노즐은 1차 연소실에서 발생되어 유입되는 고체 추진제의 가스 유속(흐름)을 고속으로 가속화되도록 지름이 작게 축소 형성된 유입구 부분은 길이가 짧게 형성되고 내부 유로와 지름이 크게 팽창 형성된 배출구 부분은 길이가 길게 확장 형성되며, 상기 분사홀 개폐수단은 분사패널의 중앙에 결합되어 상기 2차 연소실의 압력이 낮거나 높음에 따라 고체 추진체의 가스 공급량을 조절하도록 보조 분사홀의 개폐 수를 조절하기 위한 축을 갖고 회전동작하는 셔터와 상기 셔터를 회전동작시키도록 결합되는 기어 및 상기 기어를 회전동작시키도록 결합되는 모터를 포함하고, 상기 셔터는 보조 분사홀의 개폐 면적을 조절할 수 있도록 원주 방향을 따라 복수 개의 개폐홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is an injection panel having a main injection hole, an auxiliary injection hole and a nozzle so as to control the supply amount when discharging and supplying the gas of the solid propellant introduced through the primary combustion chamber to the secondary combustion chamber, and the A rotary gas flow regulator for a ducted ramjet engine comprising an auxiliary injection hole and an injection hole opening/closing means for opening and closing the nozzle, wherein the nozzle accelerates the gas flow rate (flow) of the solid propellant generated in the primary combustion chamber and introduced at high speed The inlet portion, which is formed to be reduced in diameter as small as possible, is formed to have a short length, and the inner flow passage and the outlet portion formed to be enlarged in diameter are formed to have a longer length. A shutter having a shaft for adjusting the number of openings and closings of the auxiliary injection hole to adjust the gas supply amount of the solid propellant according to a low or high pressure, a shutter rotatable, a gear coupled to rotate the shutter, and a gear coupled to rotate the gear and a motor to be used, and the shutter is characterized in that a plurality of opening and closing holes are formed along the circumferential direction to adjust the opening and closing area of the auxiliary injection hole.

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이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 덕티드 램제트의 고체 추진제에서 발생된 가스(연소가스 또는 미연소가스)의 유량을 안정적으로 조절하여 로켓의 추력을 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of easily controlling the thrust of the rocket by stably adjusting the flow rate of the gas (combusted gas or unburned gas) generated from the solid propellant of the ducted ramjet.

또, 본 발명은 가스발생기인 1차 연소실을 통해 배출되는 고체 추진제의 가스(연소가스 또는 미연소가스)의 흐름을 가속화시켜 가스에 포함된 고체입자의 영향을 최소화(슬래그에 의한 분사홀과 노즐의 막힘(차폐) 및 침적 현상)하고 배압이 변화하더라도 일정한 유량을 2차 연소실로 공급할 수 있도록 하여 지속적인 연소효율을 이루는 효과가 있다.In addition, the present invention accelerates the flow of solid propellant gas (combusted gas or unburned gas) discharged through the primary combustion chamber, which is a gas generator, thereby minimizing the influence of solid particles contained in the gas (injection holes and nozzles by slag) It has the effect of achieving continuous combustion efficiency by allowing a constant flow rate to be supplied to the secondary combustion chamber even if the back pressure changes and clogging (shielding) and deposition of the gas.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량 조절기의 요부 분해도이다.
도 2는 본 발명에 따른 노즐의 확대 단면도이다.
도 3은 도 1의 조립도이다.
도 4는 도 3의 반대편을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 회전형 가스유량 조절기의 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 회전형 가스유량 조절기의 배면도이다.
도 7은 도 5의 A-A선 요부 단면도이다.
도 8는 도 5의 B-B선 요부 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 회전형 가스유량 조절기가 1차 연소실과 2차 연소실 사이에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 분사홀 개폐수단을 이용하여 보조 분사홀과 노즐을 완전히 개방한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 분사홀 개폐수단을 이용하여 보조 분사홀과 노즐을 부분 개방한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 분사홀 개폐수단을 이용하여 보조 분사홀과 노즐을 완전히 폐쇄한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 1차 연소실에서 발생된 가스가 회전형 가스유량 조절기를 통해 2차 연소실로 고속으로 흐르는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is an exploded view of a main part of a rotary gas flow regulator for a ducted ramjet engine according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view of a nozzle according to the present invention.
3 is an assembly view of FIG. 1 ;
FIG. 4 is a view showing the opposite side of FIG. 3 .
5 is a front view of the rotary gas flow rate regulator according to the present invention.
6 is a rear view of the rotary gas flow rate regulator according to the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 5 .
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part taken along line BB of FIG. 5 .
9 is a view schematically showing a state in which the rotary gas flow rate regulator according to the present invention is installed between the primary combustion chamber and the secondary combustion chamber.
10 is a view schematically showing a state in which the auxiliary injection hole and the nozzle are completely opened using the injection hole opening/closing means according to the present invention.
11 is a view schematically showing a state in which the auxiliary injection hole and the nozzle are partially opened using the injection hole opening/closing means according to the present invention.
12 is a view schematically showing a state in which the auxiliary injection hole and the nozzle are completely closed using the injection hole opening/closing means according to the present invention.
13 is a view schematically showing a state in which gas generated in the primary combustion chamber according to the present invention flows at high speed into the secondary combustion chamber through the rotary gas flow regulator.

이하, 본 발명에 따른 덕티드 램제트용 회전형 가스유량 조절기의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the rotary gas flow rate regulator for a ducted ramjet according to the present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.Here, components having the same function in all the drawings below are omitted from repetitive descriptions using the same reference numerals, and the terms to be described later are defined in consideration of the functions in the present invention, which have their own and commonly used meanings. should be interpreted as

도 1 내지, 도 9에 도시된 바와 같이, 발명에 따른 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량 조절기(100)는 1차 연소실(200)을 통해 유입되는 고체 추진제의 가스(연소가스 또는 미연소가스)를 2차 연소실(300)로 배출, 공급시 공급량을 조절할 수 있도록 메인 분사홀(111a),(112a)과 보조 분사홀(111b),(112b) 및 노즐(114),(115)을 갖는 분사패널(110)과 상기 보조 분사홀(111b),(112b) 및 노즐(115)을 개폐시키는 분사홀 개폐수단(120)으로 대별되어 이루어진다.1 to 9, the rotary gas flow rate regulator 100 for a ducted ramjet engine according to the present invention is a solid propellant gas (combusted gas or unburned gas) introduced through the primary combustion chamber 200. ) to the secondary combustion chamber 300 to control the supply amount when supplied, main injection holes 111a and 112a and auxiliary injection holes 111b and 112b and nozzles 114 and 115 having a The spray panel 110 and the auxiliary spray holes 111b and 112b and the spray hole opening/closing means 120 for opening and closing the nozzle 115 are largely divided.

상기 분사패널(110)은 좌측 분사패널(111)과 우측 분사패널(112) 및 상기 좌측 분사패널(111)과 우측 분사패널(112) 사이에 형성되는 공간링(113)을 포함하여 구성된다.The injection panel 110 includes a left injection panel 111 and a right injection panel 112 and a space ring 113 formed between the left injection panel 111 and the right injection panel 112 .

즉, 상기 분사패널(110)은 중간에 빈공간(113a)을 형성하도록 공간링(113)이 형성되고, 상기 공간링(113)을 기준으로 좌측에 위치하는 좌측 분사패널(111)과 우측에 위치하는 우측 분사패널(112)로 이루어진다.That is, in the injection panel 110, a space ring 113 is formed to form an empty space 113a in the middle, and the left injection panel 111 located on the left side with respect to the space ring 113 and the right side with respect to the space ring 113 are formed. It consists of a right injection panel 112 located.

좀 더 구체적으로 상기 공간링(113)은 좌측 분사패널(111)과 우측 분사패널(112) 사이에 공간 또는 간격을 형성하기 위해 소정의 두께를 갖으며 가장자리 부분을 제외한 내부는 빈공간(113a)이 형성된다.In more detail, the space ring 113 has a predetermined thickness to form a space or a gap between the left injection panel 111 and the right injection panel 112, and the interior of the space ring 113 excluding the edge portion is an empty space 113a. this is formed

그리고, 상기 좌측 분사패널(111)과 우측 분사패널(112)에는 상시 개방된 메인 분사홀(111a),(112a)과 개폐 가능한 복수 개의 보조 분사홀(111b),(112b)이 형성된다.In addition, normally open main injection holes 111a and 112a and a plurality of auxiliary injection holes 111b and 112b that can be opened and closed are formed in the left injection panel 111 and the right injection panel 112 .

또, 상기 좌측 분사패널(111)과 우측 분사패널(112)의 메인 분사홀(111a),(112a)과 보조 분사홀(111b),(112b) 사이에는 상기 메인 분사홀(111a)과 메인분사홀(112a) 및, 보조 분사홀(111b)과 보조 분사홀(112b)을 연결하는 노즐(114),(115)이 형성된다.In addition, between the main injection holes 111a and 112a of the left injection panel 111 and the right injection panel 112 and the auxiliary injection holes 111b and 112b, the main injection hole 111a and the main injection A hole 112a and nozzles 114 and 115 connecting the auxiliary injection hole 111b and the auxiliary injection hole 112b are formed.

즉, 상기 노즐(114)은 좌측 분사패널(111)의 메인 분사홀(111a)과 우측 분사패널(112)의 메인 분사홀(112a) 사이를 연결하도록 형성되고, 상기 노즐(115)은 좌측 분사패널(111)의 보조 분사홀(111b)과 우측 분사패널(112)의 보조 분사홀(112b) 사이를 연결하도록 형성된다.That is, the nozzle 114 is formed to connect between the main jetting hole 111a of the left jetting panel 111 and the main jetting hole 112a of the right jetting panel 112 , and the nozzle 115 is the left jetting It is formed to connect between the auxiliary injection hole 111b of the panel 111 and the auxiliary injection hole 112b of the right injection panel 112 .

그리고, 상기 메인 분사홀(111a),(112a)과 그 사이를 연결하는 노즐(114)은 상시 개방되어 1차 연소실(200)에서 발생되는 가스의 소정량을 2차 연소실(300)로 공급하고, 상기 보조 분사홀(111b),(112b)과 그 사이를 연결하는 노즐(115)은 2차 연소실(300)의 압력에 따라 개폐되는 면적을 달리하여 1차 연소실(200)에서 발생되는 고체 추진제의 가스 유량을 정밀하게 조절되도록 하여 2차 연소실(300)로 공급함으로써 정확한 추력 제어가 이루어질 수 있도록 한다.In addition, the main injection holes 111a and 112a and the nozzle 114 connecting therebetween are always open to supply a predetermined amount of gas generated in the primary combustion chamber 200 to the secondary combustion chamber 300 and , The auxiliary injection holes 111b and 112b and the nozzle 115 connecting therebetween have different opening and closing areas according to the pressure of the secondary combustion chamber 300, so that the solid propellant generated in the primary combustion chamber 200 is By supplying the gas to the secondary combustion chamber 300 to precisely control the gas flow rate, accurate thrust control can be achieved.

여기서, 상기 보조 분사홀(111b),(112b)과 노즐(115)의 갯수는 덕티드 램제트 엔진의 사양에 따라 가감(加減)하여 형성할 수 있다.Here, the number of the auxiliary injection holes 111b and 112b and the nozzles 115 may be increased or decreased according to the specifications of the ducted ramjet engine.

이에 따라, 본 발명의 회전형 가스유량 조절기(100)는 압력이 높은 1차 연소실(200)과 상기 1차 연소실(200) 보다 압력이 낮은 2차 연소실(300)의 압력차에 의해 흐름이 발생하는 고체 추진제의 가스 유량을 보조 분사홀(111b),(112b) 및 노즐(115)의 개폐 면적을 통해 정밀하게 조절할 수 있다.Accordingly, in the rotary gas flow regulator 100 of the present invention, the flow is generated by the pressure difference between the primary combustion chamber 200 having a high pressure and the secondary combustion chamber 300 having a lower pressure than the primary combustion chamber 200 . The gas flow rate of the solid propellant can be precisely controlled through the opening and closing areas of the auxiliary injection holes 111b and 112b and the nozzle 115 .

또, 상기 분사패널(110)은 좌측 분사패널(111)과 우측 분사패널(112)의 중앙에 결합을 위한 결합구멍(h)이 각각 형성된다.In addition, the injection panel 110 is formed with a coupling hole (h) for coupling in the center of the left injection panel 111 and the right injection panel 112, respectively.

특히, 본 발명의 상기 노즐(114),(115)은 1차 연소실(200)에서 발생되어 유입되는 고체 추진제의 가스(연소가스 및 미연소가스) 유속(흐름)을 고속으로 가속화되도록 노즐(114),(115)이 축소 팽창하는 형상으로 이루어지고, 팽창부의 길이를 보다 길게 확장하여 가스의 흐름을 팽창 가속화시키도록 하는 것이 바람직하다.In particular, the nozzles 114 and 115 of the present invention are the nozzles 114 to accelerate the gas (combusted gas and unburned gas) flow rate (flow) of the solid propellant that is generated and introduced in the primary combustion chamber 200 at a high speed. ), 115 is made of a shape that expands and contracts, and it is preferable to expand the length of the expansion part longer to accelerate the expansion of the gas flow.

즉, 상기 노즐(114),(115)은 축소 팽창하는 형상으로 이루어짐에 따라 선단인 유입구(114a),(115a)가 축소된 작은 지름을 형성하고, 후단인 배출구(114b),(115b)가 팽창된 큰 지름을 형성한다.That is, as the nozzles 114 and 115 are formed in a reduced-expanding shape, the inlets 114a and 115a, which are the front ends, form a reduced diameter, and the outlets 114b, 115b, which are the rear ends, have a reduced diameter. It forms an enlarged large diameter.

구체적으로, 상기 노즐(114),(115)은 1차 연소실(200)에서 발생되는 가스가 유입되는 선단 유입구(114a),(115a)의 지름은 작게 축소 형성되고, 반대편에 위치하여 유입된 가스를 배출하는 후단 배출구(114b),(115b)의 직경은 노즐목 보다 큰 직경으로 확대되어 가스 유동은 노즐목에서 초킹(choking)이 발생되어 배출구(114b),(115b)까지 가속된다.Specifically, in the nozzles 114 and 115, the diameters of the tip inlets 114a and 115a through which the gas generated in the primary combustion chamber 200 flows are reduced to a small size, and the gas introduced by being positioned on the opposite side The diameters of the rear end outlets 114b and 115b for discharging are enlarged to a diameter larger than the nozzle neck, and the gas flow is accelerated to the outlets 114b and 115b by choking at the nozzle neck.

여기서, 초킹(choking)은 가스체에 압력차가 있으면 흐름이 생긴다. 그러나 압력비를 증가시키면 유로(流路)의 최소 단면에서의 유속(流速)은 증가하되, 그 속도가 음속(音速)에 달하면 그 이상 증가하지 않는데 이 현상을 말한다.Here, choking occurs when there is a pressure difference in the gas body. However, when the pressure ratio is increased, the flow velocity at the minimum cross-section of the flow path increases, but when the velocity reaches the speed of sound, it does not increase further.

또, 상기 노즐(114),(115)은 가스의 고속흐름과 가속화 구간이 길고 원활하게 유지될 수 있도록 지름이 작게 축소 형성된 유입구(114a),(115a) 부분은 길이가 짧게 형성되고 내부 유로와 지름 크게 팽창 형성된 배출구(114b),(115b) 부분은 길이가 길게 확장 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the nozzles 114 and 115 are formed to have a small diameter so that the high-speed flow of gas and the acceleration section can be maintained long and smoothly. It is preferable that the discharge port (114b), (115b) formed to have a large diameter is expanded and formed to have a long length.

이러한 구성의 상기 노즐(114),(115)은 1차 연소실(200)로부터 발생되는 고체 추진제의 가스(연소가스 및 미연소가스) 흐름을 고속으로 가속화시켜 가스에 포함된 고체 연료의 입자로 인한 슬래그(slag)가 내부에 침적되는 차폐 현상을 방지할 수 있다.The nozzles 114 and 115 of this configuration accelerate the gas (combusted gas and unburned gas) flow of the solid propellant generated from the primary combustion chamber 200 at a high speed, and A shielding phenomenon in which slag is deposited can be prevented.

그리고, 본 발명에 따른 상기 노즐(114),(115)은 1차 연소실(200)에서 발생되는 가스의 흐름을 고속으로 가속화시킴에 따라 2차 연소실(300)에 형성된 공기흡입구(310)를 통해 유입되는 공기와의 혼합을 원활하게 하여 연소효율을 높일 수 있다.In addition, the nozzles 114 and 115 according to the present invention accelerate the flow of gas generated in the primary combustion chamber 200 at a high speed through the air intake 310 formed in the secondary combustion chamber 300 . Combustion efficiency can be improved by smooth mixing with the incoming air.

또한, 상기 노즐(114,(115)은 1차 연소실(200)에 사용되는 고체 연료의 특성에 따라 노즐 목 지름(사이즈)을 가감할 수 있다.In addition, the nozzles 114 and 115 may have a nozzle neck diameter (size) adjusted according to the characteristics of the solid fuel used in the primary combustion chamber 200 .

예컨대, 슬래그(slag)의 발생이 많아 침적이 심한 고체 연료를 사용하는 경우 보조 분사홀(111b),(112b)과 노즐(115)의 수를 줄이고 노즐 목 지름(사이즈)을 크게 할 수 있다.For example, when a solid fuel with heavy deposition due to a large amount of slag is used, the number of auxiliary injection holes 111b and 112b and the nozzles 115 may be reduced and the nozzle neck diameter (size) may be increased.

반대로, 슬래그(slag)의 발생이 적은 고체 연료를 사용하는 경우 보조 분사홀(111b),(112b)과 노즐(115)의 수를 늘이고 노즐 목 지름(사이즈)은 작게 할 수 있다.Conversely, when using a solid fuel with less slag generation, the number of auxiliary injection holes 111b and 112b and the nozzles 115 may be increased, and the nozzle neck diameter (size) may be reduced.

이와 같이 상기 보조 분사홀(111b),(112b)과 노즐(115)의 개수는 복수 개로 형성되며 가감될 수 있다.As described above, the number of the auxiliary injection holes 111b and 112b and the nozzles 115 is formed in plurality and may be increased or decreased.

즉, 본 발명은 상기 노즐(114),(115)의 전단과 후단 압력 조건은 가스 발생기인 1차 연소실(200)의 연소가스 초킹 조건을 만족시키도록 1차 연소실(200)의 전압력이 2차 연소실(300)의 압력 대비 충분히 커야(약 2배 이상)하며 이를 위해 다양한 목 사이즈의 노즐이 제작되고 적절한 목 사이즈의 노즐을 장착할 수 있다.That is, in the present invention, the pressure conditions of the front and rear ends of the nozzles 114 and 115 satisfy the combustion gas choke condition of the primary combustion chamber 200, which is a gas generator, so that the voltage power of the primary combustion chamber 200 is secondary It should be sufficiently large (about twice or more) compared to the pressure of the combustion chamber 300, and for this purpose, nozzles of various neck sizes may be manufactured and nozzles of appropriate neck sizes may be installed.

따라서, 본 발명의 회전형 가스유량 조절기(100)는 운용환경에 따라 다양한 사이즈의 노즐을 장착할 수 있으므로 다양한 추력 범위의 추진기관에 적용 가능하다.Accordingly, the rotary gas flow rate regulator 100 of the present invention can be equipped with nozzles of various sizes according to the operating environment, and thus can be applied to propulsion engines of various thrust ranges.

상기 분사홀 개폐수단(120)은 분사패널(110)의 중앙에 결합되어 상기 2차 연소실(300)의 압력이 낮거나 높음에 따라 가스의 공급량을 조절하도록 보조 분사홀(111b),(112b)의 개폐 수를 조절하기 위한 축(121a)을 갖는 셔터(121)와 상기 셔터(121)를 회전동작시키도록 결합되는 기어(122) 및 상기 기어(122)를 회전동작시키도록 결합되는 모터(미도시)를 포함한다.The injection hole opening/closing means 120 is coupled to the center of the injection panel 110 to adjust the supply amount of gas according to the low or high pressure of the secondary combustion chamber 300 auxiliary injection holes 111b and 112b. A shutter 121 having a shaft 121a for adjusting the number of openings and closings of the shutter 121, a gear 122 coupled to rotate the shutter 121, and a motor coupled to rotate the gear 122 (not shown) city) is included.

여기서, 상기 셔터(121)의 축(121a)에는 체결을 위한 수나사(도면부호 미도시)가 형성되어 상기 분사패널(110)의 결합구멍(h)에 체결된다.Here, a male screw (not shown) for fastening is formed on the shaft 121a of the shutter 121 and is fastened to the coupling hole h of the spray panel 110 .

그리고, 상기 셔터(121)는 상기 1차 연소실(200)에서 발생하는 가스의 유동저항을 최소화할 수 있도록 선단부 단면이 원추형(conical type)을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the shutter 121 is preferably formed so as to have a conical cross section of the front end so as to minimize the flow resistance of the gas generated in the primary combustion chamber 200 .

즉, 상기 셔터(121)는 선단 부분이 원추형으로서 꼭지점이 1차 연소실(200)을 향하도록 설치되는 것이 바람직하다.That is, it is preferable that the shutter 121 has a conical tip and is installed such that the vertex faces the primary combustion chamber 200 .

이에 따라 상기 1차 연소실(200)에서 발생된 가스가 상기 셔터(121)를 통과하면서 유동저항이 최소화되어 2차 연소실(300)에서 균일 유동장을 확보하여 원활하고 안정된 연소를 이룰 수 있다.Accordingly, as the gas generated in the primary combustion chamber 200 passes through the shutter 121 , flow resistance is minimized to secure a uniform flow field in the secondary combustion chamber 300 , thereby achieving smooth and stable combustion.

또, 상기 셔터(121)는 보조 분사홀(111b),(112b)의 개폐 면적을 조절할 수 있도록 원주 방향을 따라 복수 개의 개폐홀(121b)이 형성된다.In addition, in the shutter 121, a plurality of opening and closing holes 121b are formed along the circumferential direction so that the opening and closing areas of the auxiliary injection holes 111b and 112b can be adjusted.

그리고, 상기 개폐홀(121b)은 보조 분사홀(111b),(112b)의 갯수에 대응하도록 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the opening and closing holes 121b are preferably formed to correspond to the number of auxiliary injection holes 111b and 112b.

또한, 상기 셔터(121)의 축(121)과 좌측 분사패널(111)과 우측 분사패널(112)의 중앙에 형성된 결합구멍(h)의 사이에는 상기 셔터(121)의 회전동작을 지지하기 위한 부시(bush)(bs)가 형성된다.In addition, between the shaft 121 of the shutter 121 and the coupling hole h formed in the center of the left injection panel 111 and the right injection panel 112, for supporting the rotational operation of the shutter 121 A bush (bs) is formed.

상기 부시(bs)는 내구성 향상을 위해 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.The bush (bs) is preferably made of ceramic to improve durability, but is not limited thereto.

또한, 상기 기어(122)는 원동기어(122a)와 종동기어(122b)로 이루어지고, 상기 원동기어(122a)는 우측 분사패널(112)을 통해 회전가능하도록 결합되고 상기 원동기어(122a)의 축은 상기 모터(미도시)와 연동하도록 결합된다.In addition, the gear 122 is composed of a prime mover gear 122a and a driven gear 122b, the prime mover gear 122a is rotatably coupled through the right injection panel 112, and the prime mover gear 122a. The shaft is coupled to cooperate with the motor (not shown).

그리고, 상기 종동기어(122b)는 원동기어(122a)의 회전동작에 연동하도록 외주면에 형성된 기어(gear) 치(齒)가 상호 결합되고 중앙 부분은 상기 셔터(121)의 축(121a)과 결합된다.In addition, the driven gear 122b has gear teeth formed on the outer circumferential surface to interlock with the rotational operation of the driven gear 122a, and the central portion is coupled to the shaft 121a of the shutter 121. do.

이때, 상기 원동기어(122a)와 종동기어(122b)는 원활한 회전동작을 이룰 수 있도록 상기 공간링(113)의 빈 공간(113a) 내에 위치하도록 결합된다.At this time, the prime mover gear 122a and the driven gear 122b are coupled to be positioned in the empty space 113a of the space ring 113 to achieve a smooth rotation operation.

이와 같이, 본 발명에 따른 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량 조절기(100)는 일측에 고체연료를 연소시키는 1차 연소실(200)과 일측에 공기 흡입구(310)를 구비하는 2차 연소실(300) 사이에 설치된다.As such, the rotary gas flow rate regulator 100 for a ducted ramjet engine according to the present invention has a primary combustion chamber 200 for burning solid fuel on one side and a secondary combustion chamber 300 having an air intake port 310 on one side. ) is installed between

이러한 구성의 상기 회전형 가스유량 조절기(100)는, 1차 연소실(200)에서 생성된 가스를 2차 연소실(300)로 배출, 공급시 상기 보조 분사홀(111b),(112b)과 노즐(115)의 개폐면적을 조절하게 된다.The rotary gas flow regulator 100 of this configuration discharges and supplies the gas generated in the primary combustion chamber 200 to the secondary combustion chamber 300, the auxiliary injection holes 111b and 112b and the nozzle ( 115) to control the opening and closing area.

한편, 본 발명은 상기 회전형 가스유량 조절기(100)를 구비하는 덕티드 램제트 엔진(미도시)을 더 제공한다.On the other hand, the present invention further provides a ducted ramjet engine (not shown) having the rotary gas flow rate regulator (100).

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 상태를 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operational state of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 10 to 13 as follows.

먼저, 본 발명에 따른 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량 조절기(100)는 상기 1차 연소실(200)에서 연소가스 또는 미연소가스가 발생하게 되면 상기 2차 연소실(300)의 압력에 따라 가스유량을 조절하도록 동작한다.First, in the rotary gas flow rate regulator 100 for a ducted ramjet engine according to the present invention, when combustion gas or unburned gas is generated in the primary combustion chamber 200, gas according to the pressure of the secondary combustion chamber 300 It works to regulate the flow.

예컨대, 상기 2차 연소실(300)의 압력이 높은 경우 연소가 잘되는 것이기 때문에 별도의 제어부(미도시)를 통해 피드백 제어가 이루어져 상기 분사홀 개폐수단(120)의 모터(미도시)가 소정의 회전이 이루어지도록 한다.For example, when the pressure in the secondary combustion chamber 300 is high, since combustion is good, feedback control is performed through a separate control unit (not shown) so that the motor (not shown) of the injection hole opening/closing means 120 rotates by a predetermined rotation. make this happen

여기서, 상기 제어부와 프로그램 및 피드백 제어는 2차 연소실(300)의 압력에 따라 여러 조건으로 설계될 수 있는 통상적인 것이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Here, the control unit, the program, and the feedback control are conventional that can be designed under various conditions according to the pressure of the secondary combustion chamber 300 , and thus a detailed description thereof will be omitted.

상기 모터의 회전동작에 연동하여 상기 원동기어(122a)와 종동기어(122b)가 회전하게 되고, 상기 종동기어(122b)에 연동하여 상기 셔터(121)가 소정의 회전이 이루어지면서 도 10에 도시된 바와 같이 상기 복수 개의 보조 분사홀(111b),(112b)과 노즐(115) 전체를 완전히 개방하거나, 또는 6/8, 7/8, 8/8 등과 같이 가스의 유량을 늘이고 압력을 낮추도록 조절한다.The driven gear 122a and the driven gear 122b are rotated in conjunction with the rotational operation of the motor, and the shutter 121 is rotated in conjunction with the driven gear 122b to perform a predetermined rotation, as shown in FIG. To completely open the plurality of auxiliary injection holes 111b, 112b and the nozzle 115 as described above, or to increase the flow rate of gas and lower the pressure, such as 6/8, 7/8, 8/8, etc. Adjust.

즉, 상기 회전형 가스유량 조절기(100)는 상시 개방된 메인 분사홀(111a),(112a)과 노즐(114)을 통해 소정량의 가스를 2차 연소실(300)로 공급하게 되고, 상기 보조 분사홀(111b),(112b)과 노즐(115)은 개폐 면적에 따라 소정량의 가스를 2차 연소실(300)로 공급하게 된다.That is, the rotary gas flow rate regulator 100 supplies a predetermined amount of gas to the secondary combustion chamber 300 through the normally open main injection holes 111a and 112a and the nozzle 114, and the auxiliary The injection holes 111b and 112b and the nozzle 115 supply a predetermined amount of gas to the secondary combustion chamber 300 according to the opening/closing area.

이때, 상기 노즐(114),(115)은 1차 연소실(200)로부터 발생되는 가스(연소가스 및 미연소가스)의 흐름을 고속으로 가속화시켜 가스에 포함된 고체 연료의 입자로 인한 슬래그(slag)가 내부에 침적되는 차폐 현상을 방지하게 된다.At this time, the nozzles 114 and 115 accelerate the flow of gas (combusted gas and unburned gas) generated from the primary combustion chamber 200 at a high speed, so that slag caused by particles of solid fuel contained in the gas. ) to prevent the shielding phenomenon from being deposited inside.

뿐만 아니라, 상기 2차 연소실(300)로 고속으로 유입되는 가스는 상기 공기 흡입구(310)를 통해 유입되는 공기와 빠르고 원활한 혼합이 이루어져 효율적인 연소를 이룰 수 있게 된다.In addition, the gas flowing into the secondary combustion chamber 300 at high speed is quickly and smoothly mixed with the air introduced through the air intake 310 to achieve efficient combustion.

반대로, 상기 2차 연소실(300)의 압력이 기준압력 보다 낮은 경우 연소가 잘 안되는 것이기 때문에 별도의 제어부(미도시)를 통해 2차 연소실(300)의 압력에 따라 가스의 유량 공급이 가감되도록 프로그램 및 피드백 제어가 이루어지도록 설정되어 있다.Conversely, if the pressure of the secondary combustion chamber 300 is lower than the reference pressure, the combustion is not good, so a program to increase or decrease the flow rate of gas according to the pressure of the secondary combustion chamber 300 through a separate control unit (not shown) and feedback control.

이와 같이 상기 2차 연소실(300)의 압력이 기준 압력보다 낮으면 상기 제어부에서는 분사홀 개폐수단(120)의 모터가 소정의 회전만 이루어지도록 제어한다.As such, when the pressure in the secondary combustion chamber 300 is lower than the reference pressure, the control unit controls the motor of the injection hole opening/closing means 120 to rotate only a predetermined amount.

다음, 상기 모터의 회전동작에 연동하여 상기 원동기어(122a)와 종동기어(122b)가 회전하게 되고, 상기 종동기어(122b)에 연동하여 상기 셔터(121)가 소정의 회전이 이루어지면서 도 11 및 12에 도시된 바와 같이 상기 보조 분사홀(111b),(112b) 전체를 완전히 폐쇄하거나 예컨대, 보조 분사홀(111b),(112b)의 1/8, 2/8, 3/8 등과 같이 가스의 유량을 줄이고 압력을 높이도록 조절한다.Next, the driven gear 122a and the driven gear 122b are rotated in association with the rotational operation of the motor, and the shutter 121 is rotated in conjunction with the driven gear 122b to perform a predetermined rotation, as shown in FIG. And as shown in 12, the auxiliary injection hole (111b), (112b) completely closed or, for example, the auxiliary injection hole (111b), (112b) 1/8, 2/8, 3/8 of the gas, etc. Adjust the flow rate to decrease the flow rate and increase the pressure.

즉, 상기 회전형 가스유량 조절기(100)는 상시 개방된 메인 분사홀(111a),(112a)과 노즐(114)을 통해 소정량의 가스를 2차 연소실(300)로 공급하게 되고, 상기 보조 분사홀(111b),(112b)과 노즐(115)은 개폐 면적에 따라 소정량의 가스를 2차 연소실(300)로 공급하거나 차단하게 된다.That is, the rotary gas flow rate regulator 100 supplies a predetermined amount of gas to the secondary combustion chamber 300 through the normally open main injection holes 111a and 112a and the nozzle 114, and the auxiliary The injection holes 111b and 112b and the nozzle 115 supply or block a predetermined amount of gas to the secondary combustion chamber 300 according to the opening/closing area.

이때, 상기 노즐(114),(115)은 도 13에 도시된 바와 같이 1차 연소실(200)로부터 발생되는 가스(연소가스 및 미연소가스)의 흐름을 고속으로 가속화시켜 가스에 포함된 고체 연료의 입자로 인한 슬래그(slag)가 내부에 침적되는 차폐 현상을 방지하게 된다.At this time, the nozzles 114 and 115 accelerate the flow of the gas (combusted gas and unburned gas) generated from the primary combustion chamber 200 at a high speed as shown in FIG. 13 to accelerate the solid fuel contained in the gas. It prevents the shielding phenomenon in which slag is deposited inside the particles.

이와 같이, 본 발명은 상기 회전형 가스유량 조절기의 장착으로 인해 1차 연소실에서 발생하는 고체 추진제의 가스 유량을 조절하여 추력을 증가시키거나 감소시켜 로켓을 원하는 사거리로 보낼 수 있도록 제어함과 동시에 가스의 흐름을 고속으로 증대시켜 고체 입자의 슬래그에 의한 노즐의 차폐 현상을 방지할 수 있다.As described above, the present invention increases or decreases thrust by adjusting the gas flow rate of the solid propellant generated in the primary combustion chamber due to the installation of the rotary gas flow rate controller to control the rocket to be sent to a desired range and at the same time control the gas flow rate. By increasing the flow at high speed, it is possible to prevent blocking of the nozzle by slag of solid particles.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시 예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications and equivalent changes to other embodiments are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the invention pertains.

100 : 덕티드 램제트 엔진용 회전형 가스유량 조절기
110 : 분사패널 111 : 좌측 분사패널
111a, 112a : 메인 분사홀 111b, 112b : 보조 분사홀
112 : 우측 분사패널 113 : 공간링
113a : 빈공간 114, 115 : 노즐
114a, 115a : 유입구 114b, 115b : 배출구
120 : 분사홀 개폐수단 121 : 셔터
121a : 축 122 : 기어
122a : 원동기어 122b : 종동기어
200 : 1차 연소실 300 : 2차 연소실
310 : 공기 흡입구 sb : 부시(bush)100: rotary gas flow regulator for ducted ramjet engine
110: injection panel 111: left injection panel
111a, 112a: main injection hole 111b, 112b: auxiliary injection hole
112: right injection panel 113: space ring
113a: empty space 114, 115: nozzle
114a, 115a: inlet 114b, 115b: outlet
120: injection hole opening and closing means 121: shutter
121a: shaft 122: gear
122a: driven gear 122b: driven gear
200: primary combustion chamber 300: secondary combustion chamber
310: air intake sb: bush (bush)

Claims

An injection panel having a main injection hole, an auxiliary injection hole and a nozzle, and an injection hole for opening and closing the auxiliary injection hole and nozzle so that the gas of the solid propellant flowing in through the primary combustion chamber can be discharged and supplied to the secondary combustion chamber to control the supply amount A rotary gas flow regulator for a ducted ramjet engine comprising an opening/closing means,
In the nozzle, the inlet part with a small diameter is formed to be shortened so as to accelerate the gas flow rate (flow) of the solid propellant that is generated and introduced in the primary combustion chamber at a high speed, and the length of the inlet part formed by reducing the diameter of the nozzle is short, and the internal flow path and the outlet part having a large diameter expansion are the length. long extended,
The injection hole opening/closing means is coupled to the center of the injection panel and has a shaft for adjusting the number of openings and closings of the auxiliary injection hole so as to adjust the gas supply amount of the solid propellant according to the low or high pressure of the secondary combustion chamber; A gear coupled to rotate the shutter and a motor coupled to rotate the gear, wherein the shutter has a plurality of opening/closing holes formed along the circumferential direction to adjust the opening/closing area of the auxiliary injection hole A rotary gas flow regulator for ducted ramjet engines.

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