다발 원통 튜브형 그레인의 연소 불안정 억제를 위한 실험적 연구

연소실의 세장비(aspect ratio)가 작으면서 추진제의 고 충전을 이용한 단시간 연소 모타는 유도탄의 사출 모타 용으로 사용될 수 있다. 사출 모타는 일반적으로 모타 무게에 대한 제약 조건이 까다롭지 않기 때문에 무게 경량화에 대한 부담은 줄어들지만, 모타의 부피가 커지면 유도탄 발사 장치의 부피가 커지기 때문에 공간적인 측면에서 가능한 작게 하는 것이 시스템 전체의 효율을 증대시킬 수 있다. 또한 사출 모타의 연소 시간이 짧기 때문에(1초 이내) 추진제의 웹 두께가 작으므로 연소실의 주어진 공간에서 추진제를 많이 채우기 위한 방법으로 원통 튜브형 그레인을 여러 개의 다발로 사용하는 방법이 효과적이다. 이러한 관점에서 사출 모타용으로 다발 원통 튜브형 그레인을 설계/제작/연소시험을 하였더니 작은 저주파(약 10Hz)의 연소 불안정 현상이 발생하였다. (그림1). 이러한 주파수 대역은 일반적으로 잘 알려진 연소 불안정 모드 (longitudinal, tangential, and radial mode)와는 다른 아주 특이한 현상이다. 이러한 현상의 주 원인은 연소실 내 압력의 비평형에 의한 현상이라 판단되어 다음과 같은 연구를 수행하였다. 1) 그레인 튜브간의 압력 평형을 원활하게 하기 위하여 그레인에 구멍(홀)을 뚫어서 연소 안정화에 미치는 영향에 대한 연구(그림2), 2) 그레인에 홀을 뚫지 않고 격자와 격자간의 공간을 이용하여 그레인 간에 발생된 저주파의 압력 진동을 산란/소멸 시키는 연소 안정화 연구(그림3).