하이브리드 로켓모터의 HTPB-기반 추진제 조합의 연소율

전문가 제언

○ 하이브리드 로켓은 고체연료에 기체산화제나 액체산화제를 주로 사용하는 형태의 추진기관인데 이것의 장점은 안정성과, 저 경비, 추력 가변성(throttleability), 단순성 등에서 찾을 수 있다. 그럼에도 불구하고 통상적인 고체추진기관보다 연소율이 25% 정도가 낮은 단점이 있어 그 사용 확장에 장애가 되고 있다.

 

○ 이러한 문제점을 해소하기 위하여 연소율을 증가시키기 위한 방안이 연구되어 오고 있으며, 일반적으로 금속 연료가 추력 증진과 함께 연소율을 증가시키기 위하여 고체 추진제 첨가물로 사용되고 있다. 또 연소 영역에서 연료 그레인 표면으로 열전달을 증기시키는 방법, 그리고 기본적으로 연료와 산화제의 혼합과 연소 체재 시간의 증가를 통한 연구도 진행되고 있다.

 

○ 또 유동을 통한 연소율 증가 방안도 연구되어오고 있는데 대표적으로 swirl 유동에 대한 연구가 진행되어 오고 있다. Knuth 등은 전방과 후방의 분사로 역방향 와류를 형성함으로서 표준의 축방향 유동과 비교하여 연소율이 8배나 증가되는 것을 관찰하였고, Whitmore 등은 나선형 포트를 이용하여 하이브리드 로켓 모터의 연료 연소율을 증가시키는 방안을 제안하였는데, 나선 포트는 주어진 포트 길이에서는 유동통로가 길어지는 효과와 원심 효과도 유발되어 경계층 두께도 감소되는 효과 등으로 연소율이 증가되고 있다.

 

○ Xingliang Sun 등은 하이브리드 로켓모터의 연소율과 성능 증강을 이해하기 위하여, 여러 추진제 조합의 연소율을 수치모사와 연소시험을 통하여 수행하였다. 즉 연소율을 증가시키는 방안에 초점보다는 추진제의 자체 조성이 성능과 연소율에 어떤 영향을 주는가의 관점에서 접근하였고, 제안한 수치모사 모델의 유용성을 입증하였다. 우리나라는 상대적으로 하이브리드 추진기관의 연구개발은 통상적인 고체 추진기관에 비하여 미흡한 편이다. 그러나 세계적으로는 하이브리드 추진기관의 연구개발에 많은 논문이 발표됨을 눈여겨 볼 필요가 있다.

 

저자

Xingliang Sun, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

일반기계

연도

2016

권(호)

119()

잡지명

Acta Astronautica

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

137~146

분석자

이*호

분석물

• 하이브리드 로켓모터의 HTPB-기반 추진제 조합의 연소율.pdf [447,166 byte]

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