• 제목/요약/키워드: 고체 로켓 추진제

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금속선 삽입 추진제 그레인 연소면적에 대한 이론적 연구 (A Theoretical Study on Burning Area of Wire-Embedded Propellant Grains)

  • 오종윤
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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    • pp.32-32
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    • 1998
  • 고체 로켓 모타 추진제 그레인은 크게 단면 연소형 그레인(end-burning grain)과 내면 연소성 그레인(perforated grain)으로 분류할 수 있다. 단면 연소형 그레인은 부피충전율이 크고 구조적 안전성이 우수한 장점이 있으나 연소면적이 작은 단점이 있고, 내면 연소형 그레인은 연소면적이 큰 장점이 있으나 부피 충전율이 작은 단점이 있다. 따라서 단면 연소형 그레인의 장점인 높은 충전율을 유지하면서 연소면적을 증대시키는 효율적인 방법으로 열전도율이 높은 금속선을 단면 연소 그레인에 삽입시키는 방법이 있다. 높은 열전도율로 인하여 금속선을 따라 연소속도가 빨라져 연소면적이 증가하게 되는데, 금속선이 없을 때의 연소속도와의 비를 연소속도 증가 비라 한다. 이는 추진제 종류, 금속선 재질, 굵기 등에 따라 달라지고, 실험실에서 strand burner test로 구할 수 있다.

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혼합식 가스발생기의 연료과농 연소특성 (Fuel-Rich Combustion Characteristic of a Combined Gas Generator)

  • 이동언;이창진
    • 한국항공우주학회지
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    • 제43권7호
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    • pp.593-600
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    • 2015
  • 본 논문은 하이브리드 로켓 성능향상을 위하여 가스발생기형과 후방 연소형 개념을 결합한 혼합형 하이브리드 로켓을 제안하고 있다. 특히 고체 추진제를 사용하는 기존의 가스발생기와 달리, 고체연료와 액체/기체 산화제를 적용한 혼합식 가스발생기를 제안하였으며 혼합식 가스발생기의 연료과농 연소특성을 확인하기 위하여 연료 길이, 산화제 유량, 연료 내경 그리고 연료 종류를 변화하며 연소가스 온도 변화를 측정하였다. 그러나 이들 인자 변화에 의한 온도변화가 매우 제한적이므로 또 다른 인자로 $O_2$$N_2$를 혼합한 혼합산화제를 사용하였다. 이때 가스발생기의 연소가스 온도의 요구조건은 1600 K이하로 설정하였으며 연소 시험에서 혼합식 가스발생기는 온도조건을 만족하는 연료과농 연소가스가 생성되었음을 확인하였다. 그러나 온도에 따른 검댕의 발생특성과 다른 이전 연구들에서 제시하는 가스발생기 연소가스 온도 요구조건이 1200 K이하임을 고려할 때, 최종적으로 이 조건을 만족하는 연료과농 연소가스를 생성할 계획이다.

밀폐공간에서의 추진제 정전기 민감도에 대한 연구 (Research of Solid Propellant Electrostatic Sensitivity in Confinement)

  • 최지용;이선재;김지홍;김진용;박의용
    • 한국추진공학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.73-78
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    • 2020
  • 고체 로켓 추진기관을 생산, 취급하는 과정에서 추진제를 발화 시킬 수 있는 주요 원인은 작업자의 실수, 잘못된 작업방법, 기계적 결함, 충격, 마찰, 정전기, 누전 등이 있다. 과거 수십 년 동안 추진기관의 생산 취급과정에서 많은 사고가 발생되었으며, 사고조사 결과 특정 조건에서 정전기 민감도가 매우 높아진다는 사실이 확인되었다. 본 논문에서는 해외 사고사례를 분석하고 실제 공정을 고려한 밀폐 및 압력 하중이 가해지는 상황을 모사하여 정전기 민감도를 측정하였다. 시험결과 추진제의 밀폐 및 압력 하중 상황에서 민감도가 높아지며, 압력보다는 밀폐상황에서 추진제가 정전기에 더 민감하게 반응하는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 추진제 민감도 시험에 대한 시험 방식이 재설계되어야 한다고 판단되어 정전기, 압력, 마찰, 밀폐 조건을 동시에 모사할 수 있는 시험 장비 제작을 추진하게 되었다.

추진제 믹서 국산화 개발 (Localized Development of Propellant Mixer)

  • 김경무;길태옥;홍명표;도은성
    • 한국추진공학회지
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    • 제20권1호
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    • pp.58-68
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    • 2016
  • 고체 로켓 모타의 충전을 위한 추진제 믹서는 가장 중요한 장비 중 하나다. 추진제 믹서는 수출통제 품목으로 해외로부터 직접 구입하기 어렵다. 이에 당사에서는 해외 수출 통제(Export Licence) 품목으로 수입이 불가능한 어려운 상황에 대처하기 위해 국산화 개발을 진행하였다. 본 논문을 통해 일반적인 추진제용 믹서의 소개와 당사의 믹서 국산화 개발과정을 나타내었다. 또한, 블레이드-블레이드, 블레이드-보울 벽사이의 간극 측정 및 ADINA 해석을 통해 국산화 개발된 추진제 믹서의 설계를 검증하였으며 개발과제에 적용함을 기술하였다.

불완전연소 가스발생기 연소특성 연구 (Combustion Characteristics of Fuel-rich Gas Generator)

  • 최호진;현형수;변종렬;박의용;윤현걸;임진식
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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    • pp.375-378
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    • 2011
  • 덕티드로켓 추진기관에 사용되는 불완전연소 가스발생기를 설계/제작하고 연소시험을 수행하여 그 연소특성을 분석하였다. 추진시스템 설계요구조건을 바탕으로 가스발생기를 설계하고 산화제 함유량을 줄이고 금속연료 함량을 증가시킨 불완전연소용 고체연료 조성을 개발하여 가스발생기를 제작하였고, 이를 이용한 연소시험을 통해 다상 유동의 불완전연소 가스가 존재하는 가스발생기의 성능예측을 위해서는 별도의 해석기법이 요구됨을 확인하였다.

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파라핀 연료를 사용하는 소형 하이브리드 로켓의 연소 특성 (Combustion Characteristics of a Small Hybrid Rocket Using Paraffin-Wax as Fuel)

  • 김권호;박현춘;백승욱
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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    • pp.261-264
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    • 2008
  • 고체 연료로 파라핀을 사용하고 산소를 산화제로 사용하는 하이브리드 로켓의 연소 특성에 대해 실험 연구를 진행하였다. 특히 연소실 내부의 압력과 연료 그레인의 형태에 따른 영향을 살펴보았다. 연소 시 산화제의 유입량을 변화시키며 연소실 내부의 압력을 측정하였다. 관찰된 압력변화 범위 내에서 연소실 내부의 압력이 증가할 때 후퇴율도 증가함을 보여주었다. 또한 연료 그레인 형태의 변화에 따라 후퇴율이나 추력 등은 어느 정도 경향성을 보인다. 산화제 유입 부분에 공간을 마련하면 추력이 증가하나 노즐 가까운 곳에 형성한 공간은 추력 상승에 큰 도움이 되지 않는다.

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액체 추진기관 기술 동향 (Review of the Liquid Propulsion Technology)

  • 이태호;이창환
    • 한국추진공학회지
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    • 제17권5호
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    • pp.132-139
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    • 2013
  • 액체 추진제 로켓이 큰 추력과 특히 무게 대비 추력 때문에 세계적으로 널리 사용되고 있다. 액체 추진기관은 기계적으로 복잡한 시스템이지만 발사 성공률은 고체 추진기관과 거의 비슷하게 나타나고 있다. 일반적으로 액체추진기관은 성숙된 기술이지만, 우주 탐험에 대한 새로운 관심은, 추력과 수명요구의 다양성에 따른 생산과 사용의 간편성, 그리고 설계 마진 등을 갖는 새로운 엔진 종류의 개발을 필요로 하고 있다.

실린더-슬롯형 그레인을 가진 고체로켓모터의 연소불안정 연구 (A study on combustion instability of solid rocket motor with cylinder-slot grain)

  • 이도형;김홍집
    • 한국음향학회지
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    • 제39권4호
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    • pp.371-377
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    • 2020
  • 종횡비(Length/Diameter, L/D)가 크고, 실린더-슬롯형 그레인을 적용한 고체로켓모터의 연소시험에서 연소불안정 현상이 발생하였다. 압력섭동을 스펙트럼 분석한 결과 중심축 길이방향 주파수가 지배적임이 확인되어, 음향노드와의 일치를 해소하기 위해 실린더 파트의 길이를 증가시켰다. 또한 고체로켓모터에서 발생하는 유동 구조에 의한 불안정성 발생 원인을 분석하기 위하여 음향모드해석과 유동해석을 수행하였다. 설계 변경 전후 그레인 형상을 이용하여 연소실 내 압력 진동 크기 및 주파수에 대해 정량적 비교를 통해 연소불안정이 저감됨을 확인하였다. 최종적으로 연소시험을 수행하여 해석결과와 같이 연소불안정 현상이 사라짐을 확인하였다.

고체추진제의 파손평가선도 작성에 관한 연구 (A Study on Failure Assessment Diagrams for a Solid Propellant)

  • 하재석;김재훈;양호영
    • 한국추진공학회지
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    • 제16권5호
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    • pp.67-73
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    • 2012
  • 고충전 탄성중합체 균열선단에서의 파괴기구를 분석하였으며, 스트립 항복 모델 및 내재결함 모델이 적용되었다. 두 가지 모델의 수정으로부터 고충전 탄성중합체에 대한 파손평가선도의 작성방법이 연구되었다. 고체로켓연료로 사용되는 고충전 탄성중합체의 인장시험 및 파괴인성시험을 수행하였으며, 시험결과로부터 파손평가선도를 작성하였다. 내재결함 모델로부터 작성한 파손평가선도는 스트립 항복 모델로부터 작성한 파손평가선도와의 비교를 위해 정규화되었다. 두 가지 모델로부터 작성한 파손평가 선도를 비교한 결과, 내재결함모델을 이용한 파손평가선도가 스트립항복모델을 이용한 파손평가선도보다 더 보수적으로 파손을 평가하는 것으로 나타났다.

고체추진제의 파괴인성에 대한 온도 및 두께의 영향 (Effect of Temperature and Thickness on Fracture Toughness of Solid Propellant)

  • 서보휘;김재훈
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제37권11호
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    • pp.1355-1360
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    • 2013
  • 균열이 발생된 고체추진제는 연소면적 증가에 따른 과연소 현상으로 인해 로켓의 손상 또는 파괴까지 일어날 수 있기 때문에 파괴인성을 평가하는 것은 매우 중요하다. 이 재료에 파괴인성에 미치는 온도 및 두께의 영향을 확인하기 위하여, 시험 온도는 $-60^{\circ}C$에서 $60^{\circ}C$ 범위, 시편의 두께는 4, 12.5, 24.5 mm 의 3 종류로 변화하여 Center cracked tension(CCT) 시편을 이용하여 파괴인성을 평가하였다. 본 시험 결과로부터 파괴인성은 온도 증가와 함께 감소하는 경향을 보이고 두께 변화에 대한 파괴인성은 $-60^{\circ}C$를 제외한 다른 온도조건에서 두께 12.5 mm 일 때 가장 크게 나타나고 있다. 고체추진제의 파괴인성은 $-60^{\circ}C$부근에서 유리전이거동에 의한 변화하는 것을 알 수 있다.