고체연료 첨가제가 하이브리드 추진기관 성능에 미치는 영향

전문가 제언

○ 하이브리드 로켓은 고체연료와 액체산화제 또는 반대로 액체연료에 고체산화제를 사용하는 형태의 추진기관인데 주로 전자가 사용되고 있으며, 이것의 장점은 안정성과, 저 경비, 추력 가변성(throttleability), 단순성 등에서 찾을 수 있다.

 

○ 하이브리드 로켓 모터의 장점에도 불구하고 유사한 추력을 생성하는 통상적인 고체 추진기관보다 연소율이 25% 정도가 낮은 단점이 있다. 따라서 이러한 단점을 해소하기 위하여 연소율을 증가시키기 위한 방안이 연구되어 오고 있다. 기본적으로는 연료 대비 산화제를 증가시켜야만 하는데, 이는 연소 불안정성, 침식연소, 노즐 삭마 등을 유발한다.

 

○ 또 HTPB를 기본으로 하는 대신 파라핀을 기본으로 하는 연료를 사용하는 시도도 연구되고 있는데, 이것은 녹은 파라핀의 낮은 점성 때문에, 연료가 분무되어 고체 표면에 불안정한 파장을 생성하여 연소율이 증가하는 점을 이용한 것이다. 그러나 파라핀 연료 그레인은 기계적 인성의 약점 때문에 심각한 구조적 문제가 있어 아직은 활용성이 낮다.

 

○ 일반적으로 금속 연료가 추력 증진과 함께 연소율을 증가를 위하여 고체 추진제 첨가물로 사용되고 있다. 이러한 특성을 고려하여 C. Carmicino 등이 하이브리드 로켓 연료에 고체 연료를 첨가하여 연소율 증가를 조사하였다. 연소율의 증가는 괄목할만한 상황은 아니지만 증가 추세를 보이는데, 총질량 유속과 복사열 전달, 시험 장치의 크기와 압력 등 가변 인자가 많아 이들을 종합적 판단 자료로 적용할 필요가 있다.

 

○ 세계 여러 나라에서는 하이브리드 로켓의 연소율을 증가시키는 방안으로 유동 길이가 길어지도록 하는 나선형 포트, 유동 면적을 크게 하기 위한 여러 개의 포트 사용, 연소 영역에서 연료 그레인 표면으로 열전달을 증기시키는 방법 등 다양한 시도가 이루어지고 있다. 우리나라에서는 아직은 기초연구 단계에 있는데 활성화가 될 분야로 판단된다.

저자

C. Carmicino and A. Russo Sorge

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

일반기계

연도

2015

권(호)

31(2)

잡지명

Journal of propulsion and power

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

699~713

분석자

이*호

분석물

• 고체연료 첨가제가 하이브리드 추진기관 성능에 미치는 영향.pdf [488,280 byte]

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