나선형 포트 구조의 하이브리드 로켓 모터 그레인의 고 연소율

전문가 제언

○ 하이브리드 로켓은 대부분의 경우 고체 연료에 액체 산화제를 사용하고 있다. 따라서 고체 추진기관이 설계된 연료 그레인이 연소하는 동안 특별한 제어방법이 없는 단점이 있는데 비하여 하이브리드 로켓은 산화제의 공급조절로 추력제어 등의 장점을 가지고 있어 새로운 역할이 기대되는 새로운 분야의 추진기관이다.

 

○ 이러한 하이브리드 로켓 모터는 안전성과 취급 용이함에도 불구하고 동급 추력을 생성하는 통상적인 고체추진기관보다 연소율이 25% 정도가 낮은 단점이 있다. 따라서 부족한 연소율을 증가시키기 위하여 연료 대비 산화제를 크게 하여야만 하는데, 연소 불안정성, 침식연소, 노즐 삭마 등을 유발하고 있다.

 

○ 그 외에도 세계 여러 나라에서는 하이브리드 로켓의 연소율 증가를 위하여 연료 질량 흐름을 촉진시키기 위한 방안을 연구개발하고 있다. 즉 큰 예연소실(precombustion)과 함께 여러 개의 연료 포트를 만들거나, 분사기를 여러 개 사용하거나, 연료 포트 길이를 크게 하는 등, 연료 그레인의 연소면적을 늘리는 설계를 하였다. 또 연소 영역에서 연료 그레인 표면으로 열전달을 증기시키는 방법, 연료에 금속입자를 첨가하든지, 소용돌이(swirl)분사를 통하여 산화제 면적에 질량 유속을 증가시키는 등의 방법이 있으나 이들 모두 나름대로의 많은 단점들이 있다.

 

○ 이 분석물의 본문에서 Whitmore 등은 나선형 포트를 이용하여 연료 연소율을 증가시키는 방안을 제안하고 그 시험 결과를 분석 제시하고 있다. 나선 포트는 주어진 포트 길이에서는 유동통로가 길어지는 효과와 원심 효과도 유발되어 경계층 두께도 감소되는 효과 등으로 연소율이 증가되고 있다. 이러한 연구결과는 하이브리드 로켓의 개발과 함께 연소율 증가를 위한 방안으로 고려할만한 가치 있는 연구로 판단된다.

 

저자

Stephen A. Whitmore, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

일반기계

연도

2015

권(호)

31(6)

잡지명

Journal of propulsion and power

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

1727~1738

분석자

이*호

분석물

• 나선형 포트 구조의 하이브리드 로켓 모터 그레인의 고 연소율.pdf [465,346 byte]

이미지변환중입니다.