Effects of Additives and Ignition Support Material on HTPB Fuel Grains for Solid Fuel Ramjet

고체연료 램젯용 HTPB 연료그레인에 첨가제와 점화보조제가 미치는 영향

Firing test of the fuel grain for solid fuel ramjet with additives and ignition support material was conducted. Fuel grain consist of HTPB mixed with AP particle 15 wt.%, Boron particle 5 wt.%. To cause the short ignition delay, ignition support consist of $NC/BKNO_3$ and composite propellant was coated to the fuel grain. An oxidant gas having a controlled temperature, pressure and oxygen composition close to the air condition in the ramjet combustor was supplied using the Ethanol blended $H_2O_2$ gas generator. Gas was set to flow at a mass flow rate of 150 g/s and mass flux of $200kg/m^2s$ in the grain port. Through the test, ignition support operated well and ignition delay of 0.5. During the test, stable chamber pressure with 8 bar and high combustion efficiency of 0.86 was confirmed.

첨가제와 점화 보조제가 적용된 고체연료 램젯 용 연료 그레인의 연소시험을 수행하여 점화 지연과 연소 효율을 확인하였다. 연료 그레인은 HTPB에 AP 파우더 15 wt.% 보론 입자 5 wt.%가 혼합된 형태로 구성되어 있다. 연료 그레인에 $NC/BKNO_3$와 Composite 추진제로 이루어진 점화보조제를 도포하여 우수한 점화성능을 확보하였다. 에탄올 블렌딩 과산화수소 가스발생기를 통해 램젯 연소실의 공기와 가깝도록 온도, 압력, 산소 조성을 조절한 산화제 가스를 유속 $200kg/m^2s$ 으로 흐르도록 설정하였다. 실험 결과, 점화보조제의 작동을 통해 연료그레인에서 0.5초의 점화 지연시간을 파악하였다. 또한 보론의 연소를 통해 8 bar의 일정한 연소실 압력과 0.86의 높은 연소 효율을 확인하였다.