고체 추진제 로켓

Solid-propellant rocket
우주왕복선SRB로 알려진 두 개의 고체 연료 부스터의 도움으로 발사되었다.

고체 추진제 로켓 또는 고체 로켓은 고체 추진제(연료/산화제)를 사용하는 로켓 엔진을 가진 로켓이다.최초의 로켓은 화약으로 구동되는 고체 연료 로켓이었다; 그것들은 [1]13세기 초에 중국, 페르시아, 몽골, 그리고 인디언들에 의해 전쟁에 사용되었다.

액체 추진제 로켓이 보다 효율적이고 제어하기 쉬운 대안을 제시했던 20세기까지 모든 로켓은 고체 또는 분말 형태의 추진제를 사용했다.고체 로켓은 오늘날까지도 전 세계 군사 무기, 모형 로켓, 고체 로켓 부스터 및 그 단순성과 신뢰성 때문에 더 큰 응용 분야에 사용되고 있습니다.

고체연료 로켓은 추진체 열화 없이 장기간 보관될 수 있고 거의 항상 안정적으로 발사되기 때문에 미사일과 같은 군사 용도로 자주 사용되어 왔다.고체 추진제는 (액체에 비해) 성능이 낮기 때문에 상용 위성의 궤도를 돌고 주요 우주 탐사선을 발사하는 데 일반적으로 사용되는 현대의 중대형 발사체에서는 1차 추진체로 사용되지 않습니다.단, 고체는 페이로드 용량을 증가시키기 위한 스트랩 온 부스터 또는 정상 속도보다 높은 속도가 필요한 경우 스핀 안정화 애드온 상부 스테이지로 자주 사용된다.고체 로켓은 2톤 이하의 저궤도(LEO) 탑재체나 최대 500킬로그램의 [2][3]탈출 탑재체를 위한 경량 발사체로 사용된다.

기본 개념

고체 연료 로켓의 간단한 다이어그램입니다.
  1. 고체연료-산화제 혼합물(추진제)을 가운데에 원통형 구멍이 있는 로켓에 충전한다.
  2. 점화기는 추진제 표면을 연소시킨다.
  3. 추진제의 원통형 구멍은 연소실 역할을 합니다.
  4. 뜨거운 배기가스는 목구멍에서 막히는데, 이는 무엇보다도 발생하는 추력의 양을 좌우합니다.
  5. 배기가스는 로켓에서 나온다.

단순한 고체 로켓 모터는 케이스, 노즐, 입자(추진제 충전) 및 점화기로 구성됩니다.

고체 입자 질량은 예측 가능한 방식으로 연소하여 배기 가스를 생성합니다. 배기 가스의 흐름은 Taylor-Culick 흐름으로 설명됩니다.노즐 치수는 배기 가스로부터 추력을 발생시키면서 설계 챔버 압력을 유지하기 위해 계산됩니다.

일단 점화되면 간단한 고체 로켓 모터는 연소되는 챔버 내의 연소에 필요한 모든 성분이 포함되어 있기 때문에 끌 수 없습니다.보다 진보된 고체 로켓 모터는 노즐 형상을 제어하거나 환기구 포트를 사용하여 스로틀을 조절하고 끌 수 있으며,[4] 끌 수도 있습니다.또, 세그먼트(segment)로 연소해, 명령시에 점화할 수 있는 펄스 로켓 모터를 이용할 수 있다.

또한 최신 설계에는 유도용 조종 가능한 노즐, 항전 장치, 회수 하드웨어(낙하산), 자폭 메커니즘, APU, 제어 가능한 전술 모터, 제어 가능한 우회 및 자세 제어 모터 및 열 관리 재료가 포함될 수 있습니다.

역사

1942년 10월 6일 스탈린그라드 전투 중 독일군을 향해 카투샤 로켓포 포대가 발포했다.
1965년 9월 25일 에어로젯 260 모터 테스트

중세 송나라 중국인들은 매우 원시적인 형태의 고체 추진 [5]로켓을 발명했다.14세기 명나라 군사 작가이자 철학자인 자오위(趙 yu)가 쓴 화룽징(華龍京)에 실린 삽화와 묘사는 1232년 몽골[6][7]카이펑 공성전에서 몽골군을 격퇴하기 위해 고체 추진제 로켓을 사용했다는 사실을 확인시켜준다.각각의 화살은 화약으로 채워진 단순하고 고체 추진제 로켓 튜브의 원시적인 형태를 취했다.하나의 열린 끝은 기체가 빠져나갈 수 있도록 했고 비행 방향 [7][6]제어를 위한 안내 시스템 역할을 하는 긴 막대기에 부착되었다.

주철 튜브가 달린 최초의 로켓은 1750년대에 하이더 알리와 티푸 술탄 치하마이소르 왕국에 의해 사용되었다.이 로켓들은 1.5마일 떨어진 목표물까지 도달할 수 있었다.이것들은 대영제국의 굴욕적인 패배로 끝난 제2차 영국-마이소어 전쟁에서 매우 효과적이었다.영국 제국주의 세력에 대항한 마이소어 로켓의 성공 소식은 영국, 프랑스, 아일랜드 등지에서 연구를 촉발시켰다.1799년 영국이 마침내 시랑가파타나의 요새를 정복했을 때, 수백 개의 로켓이 역설계되기 위해 런던 근처의 로열 아스널로 보내졌다.이것은 1804년 [8]콩그리브 로켓으로 군사용 로켓의 첫 번째 산업적 제조로 이어졌다.

1921년 소련의 연구 개발 연구소인 가스 역학 연구소는 고체 추진제 로켓을 개발하기 시작했고, 1928년 첫 번째 발사를 통해 약 1,300m를 [9]비행했다.이 로켓들은 1931년 세계 최초로 항공기 [10]이륙을 지원하기 위한 로켓을 성공적으로 사용하기 위해 사용되었다. 연구는 1933년부터 반응과학연구소(RNII)에 의해 RS-82와 RS-132 로켓의 개발과 함께 지속되었다. 여기에는 지대공, 지대공,[11] 공대공 전투의 여러 변형을 설계하는 것이 포함된다.소련 공군이 공중보다 무거운 항공기에 대항하기 위해 항공기를 발사하는 무유도 대공 로켓을 사용한 것은 1939년 8월 칼힌 [11]전투 때였다.1938년 6월, RNII는 RS-132 [12]로켓에 기반한 다연장 로켓을 개발하기 시작했다.1939년 8월에 완성된 제품은 BM-13/카티우샤 로켓 발사대였다.1938년 말 무렵, 로켓 발사기의 첫 번째 대규모 테스트가 이루어졌으며, 다양한 종류의 로켓 233개가 사용되었다.로켓포 한 발이면 5,500미터(3.4마일) 거리에 있는 목표물을 완전히 통과할 수 있다.제2차 세계대전이 끝날 무렵, 로켓포의 총 생산량은 [13]약 10,000개에 달했고, 소련군을 [14]위해 1,200만 개의 RS형 로켓이 생산되었다.

미국에서 현대 캐스터블 복합 고체 로켓 모터는 1942년 칼텍의 미국 항공우주 엔지니어파슨스지붕 아스팔트와 과염소산칼륨으로 더블 베이스 추진제를 교체하면서 발명되었습니다.이를 통해 제트 보조 이륙 애플리케이션을 위한 충분한 저장 수명과 적절한 크기의 느린 연소 로켓 모터가 가능해졌다.JPL(Caltech)에 고용된 Charles Bartley는 끈적끈적한 아스팔트를 경화성 합성 고무로 대체하여 유연하지만 기하학적으로 안정적인 하중 지지형 추진제 입자를 만들어 모터 케이스에 안전하게 결합했습니다.이것은 훨씬 더 큰 고체 로켓 모터를 가능하게 했다.Atlantic Research Corporation은 1954년 추진제 내 알루미늄 분말 양을 [15]20%까지 증가시킴으로써 복합 추진제sp I을 크게 증가시켰습니다.

고체 추진제 로켓 기술은 점점 더 강력한 군사 미사일을 개발하기 위한 20세기 중반의 다양한 정부 계획으로 기술 혁신, 크기, 그리고 능력에서 가장 큰 힘을 얻었다.1940~50년대 액체추진 로켓으로 설계된 탄도미사일 군사기술의 초기 설계 이후 소련미국은 고체추진제 국지적 대륙간탄도미사일 개발을 위한 주요 이니셔티브에 착수했다.m 공기 또는 바다.많은 다른 정부들도 향후 50년 동안 이러한 군사 기술을 개발하였다.

1980년대 후반과 2020년까지, 정부가 개발한 이러한 고성능 고체 로켓 기술은 많은 정부 주도 프로그램에 의해 궤도 우주 비행에 적용되었으며, 대부분 액체 로켓 발사체의 초기 상승 중에 추가 추진력을 추가하기 위한 부스터 로켓으로 사용되었다.일부 디자인은 고체 로켓 상단도 가지고 있다.2010년대 비행의 예로는 유럽의 아리안 5, 미국의 아틀라스 V와 우주왕복선, 일본의 H-II 등이 있다.

지금까지 만들어진 것 중 가장 큰 고체 로켓 모터는 플로리다에서 [16]주조된 에어로젯의 6.60미터(260인치) 일체형 고체 모터였다.모터 260 SL-1과 SL-2는 직경 6.63m(261인치), 길이 24.59m(80피트 8인치), 무게 842,900kg(1858,300파운드), 최대 추력 16MN(3,500,000파운드)이었다.굽는 시간은 2분이었다.노즐의 목구멍은 서서 걸을 수 있을 정도로 컸다.모터는 8엔진 새턴 I의 액체 추진제 1단을 1대 1로 대체할 수 있었지만, 그렇게 사용된 적은 없었습니다.모터 260 SL-3은 길이와 무게가 비슷했지만 최대 추력이 24MN(5400,000lbf)이고 지속 시간이 짧았다.

설계.

설계연료 산화제 질량을 결정하는 데 필요한 총 임펄스에서 시작됩니다.다음으로 필요한 모터 특성을 만족시키기 위해 입자 형상 및 화학을 선택합니다.

다음은 동시에 선택 또는 해결됩니다.결과는 입자, 노즐 및 케이스 형상의 정확한 치수입니다.

  • 곡물은 표면적과 챔버 [citation needed][17]압력을 고려할 때 예측 가능한 속도로 연소됩니다.
  • 챔버 압력은 노즐 슬로트 직경과 입자 연소율에 따라 결정됩니다.
  • 허용 챔버 압력은 케이스 설계의 함수입니다.
  • 굽는 시간의 길이는 "웹 두께"[clarification needed] 입자에 의해 결정됩니다.

입자는 케이스에 접착될 수도 있고 접착되지 않을 수도 있습니다.케이스 본드 모터는 케이스의 변형과 비행 중인 입자가 양립할 수 있어야 하기 때문에 설계가 더욱 어렵습니다.

고체 로켓 모터의 일반적인 고장 모드에는 그레인 파손, 케이스 본딩의 고장 및 그레인 내의 에어 포켓이 포함됩니다.이 모든 것은 연소 표면적이 순간적으로 증가하고 그에 따라 배기 가스 생성 속도 및 압력이 증가하여 케이스를 파열시킬 수 있습니다.

또 다른 고장 모드는 케이스 씰 고장입니다.미립자를 적재하기 위해 열어야 하는 케이스에는 씰이 필요합니다.밀봉이 실패하면 뜨거운 가스가 탈출 경로를 잠식하여 고장을 일으킵니다.이것이 챌린저 우주왕복선 참사의 원인이었다.

입자 형상

연소실의 노출된 추진제 표면에서 고체 로켓 연료가 분무합니다.이와 같이 로켓 모터 내부의 추진제 형상이 전체적인 모터 성능에 중요한 역할을 한다.추진제 표면이 연소함에 따라 형태가 진화하며(내부 탄도학 연구 대상), 연소 가스에 노출된 추진제 표면적이 가장 자주 변화합니다.추진제 부피는 의 단면적 같으므로 부피적 추진제 소비율은 단면적 x 선형 b 이며 발생하는 연소 가스의 순간 질량 유량은 th와 같다.e 체적 속도 곱하기 연료 밀도 {\

용도 및 원하는 추력 곡선에 따라 다음과 같은 몇 가지 기하학적 구성이 종종 사용됩니다.

  • 원형 보어: BATES 구성일 경우 진행-퇴행 추력 곡선을 생성합니다.
  • 엔드 버너: 추진제가 한쪽 축 단에서 다른 쪽 단으로 연소하여 열적 어려움에도 불구하고 무게중심(CG) 이동을 안정적으로 장시간 연소시킵니다.
  • C 슬롯: 측면(축방향에 따라)에서 절단된 큰 웨지를 가진 추진체로, 열적 어려움과 비대칭 CG 특성이 있지만 상당히 긴 회귀 추력을 생성합니다.
  • 문버너: 중앙에서 벗어난 원형 보어는 약간의 비대칭 CG 특성을 가지지만 점진적-퇴행적 긴 연소를 발생시킵니다.
  • 피노실: 보통 5개 또는 6개의 다리를 가진 별 모양의 모양으로 매우 수평적인 추력을 만들어 낼 수 있으며, 표면적이 증가하여 원형 구멍보다 약간 빠르게 연소됩니다.

케이스

케이스는 다양한 재료로 구성될 수 있습니다.골판지는 소형 검은색 분말 모델 모터에 사용되고 알루미늄은 대형 복합 연료 취미용 모터에 사용됩니다.강철은 우주왕복선 부스터를 위해 사용되었다.고성능 모터에는 필라멘트 와인드 그래파이트 에폭시 케이싱이 사용됩니다.

케이스는 상승된 온도에서 로켓 모터의 압력과 그에 따른 응력을 견딜 수 있도록 설계되어야 합니다.설계상 케이스는 압력 용기로 간주됩니다.

부식성 뜨거운 가스로부터 케이스를 보호하기 위해 케이스 내부에 희생적인 서멀 라이너가 구현되는 경우가 많습니다. 이 라이너는 연소하여 모터 케이스의 수명을 연장합니다.

노즐

수렴-분산 설계는 노즐에서 나오는 배기가스를 가속하여 추력을 생성합니다.노즐은 연소 가스 흐름의 열을 견딜 수 있는 재료로 제작되어야 합니다.종종 비정질 흑연이나 탄소-탄소 같은 내열성 탄소 기반 재료가 사용됩니다.

일부 설계에는 배기의 방향 제어가 포함됩니다.이는 우주왕복선 SRB와 같이 노즐을 김볼링하거나 V-2 로켓과 같이 배기 가스 내 제트 베인을 사용하거나 액체 분사 추력 벡터링(LITV)을 통해 달성할 수 있습니다.

LITV는 노즐 목구멍 다음에 액체를 배기 스트림에 주입하는 것으로 구성됩니다.그런 다음 액체가 증발하고 대부분의 경우 화학 반응이 일어나 배기 흐름의 한쪽에 질량 흐름이 추가되어 제어 모멘트를 제공합니다.예를 들어, Titan IIIC 고체 부스터는 LITV를 위해 사산화질소를 주입했습니다. 탱크는 주 중앙 스테이지와 부스터 [18]사이의 로켓 측면에 있습니다.

초기 미니트맨 1단계에서는 4개의 김볼 노즐이 있는 단일 모터를 사용하여 피치, 요 및 롤 제어를 제공했습니다.

성능

우주왕복선 인데버호가 이륙할 때 NASA 케네디 우주센터39A 발사대를 배기가스 구름으로 가득 채우고 있습니다.

일반적으로 잘 설계된 과염소산암모늄 복합추진제(APCP) 1단 모터의 진공 비임펄스(Isp)는 285.6초(2.801km/s)(Titan IVB SRMU)[19]에 달할 수 있습니다.이는 RP1/LOX(RD-180)[20]의 경우 339.3초(3.327km/s), LH/LOX(Block II RS-25)[21]의 경우2 452.3초(4.436km/s)와 비교됩니다.상위 단계별 임펄스는 APCP(오르버스 6E)[22]의 경우 303.8초(2.979km/s), RP1/LOX([23]RD-0124)의 경우 359초(3.52km/s), LH/LOX(10L)[24]의 경우2 465.5초(4.565km/s)로 다소 큽니다.추진제 분율은 일반적으로 (세그먼트화되지 않은) 고체 추진제의 경우 상위 단계보다 다소 높다.53,000kg(117,000lb)의 캐스터 120 1단은 추진제 질량 비율이 92.23%인 반면, Orbital Science의 Taurus II COTS(Commercial Off the Shelf)(국제우주정거장)용으로 개발된 14,000kg(31,000lb)의 캐스터 30 상단은 91%의 연료를 재공급했습니다.sing, 2.4% 노즐, 점화기 및 스러스트 벡터 액추에이터, 3.4% 비노즐 하드웨어(payload mount, 단계간 어댑터, 케이블 궤도, 계기 등)캐스터 120과 캐스터 30은 각각 지름 2.36m와 2.34m(93인치와 92인치)로 아테나 IC와 IIC 상용 발사체의 무대 역할을 한다.Castor 120s를 1단과 2단으로 사용하는 4단 아테나 II는 1998년 달 탐사선(Lunar Projector)을 발사한 최초의 상업용 발사체가 되었다.

고체 로켓은 비교적 저렴한 비용으로 높은 추진력을 제공할 수 있다.이러한 이유로 고형물은 로켓의 초기 단계(: 우주왕복선)로 사용되었으며, 고형 충격 엔진, 특히 질량이 적은 수소 연료 엔진은 더 높은 단계를 위해 남겨두었다.게다가 고체 로켓은 단순성, 신뢰성, 콤팩트성, 그리고 상당히 높은 질량 [25]분율로 인해 인공위성의 마지막 부스트 스테이지로서 오랜 역사를 가지고 있다.스핀 안정화 고체 로켓 모터는 혜성이나 외태양계 미션과 같은 추가 속도가 필요할 때 추가된다. 왜냐하면 스피너는 (새로운 추가 단계에서) 유도 시스템을 필요로 하지 않기 때문이다.티오콜의 대부분 티타늄으로 포장된 스타 우주 모터 제품군은 특히 델타발사체 및 우주왕복선의 화물칸에서 위성을 발사하기 위한 스핀 안정형 상단 스테이지로 널리 사용되어 왔다.스타 모터의 추진제 분율은 94.6%에 달하지만 애드온 구조와 장비는 2% 이상 작동 질량 분율을 낮춥니다.

고성능 고체 로켓 추진제는 대형 전략 미사일에 사용됩니다(상용 발사체와는 반대).Peacekeeper ICBM의 추진체에는 과염소산암모늄보다 높은 에너지를 가진 니트라민인 HMX CHN484(NO2)4이 사용됐으며 Trident II D-5 함대 [26]탄도미사일에 사용되는 NEPE-75 추진체의 주성분이다.LV가 이미 HMX 추진체(퇴역한 평화유지군 ICBM [27]기준 미노타우르 IV, V)를 탑재한 개량형 탄도미사일인 경우를 제외하고는 HMX를 포함한 고에너지 군사용 고체추진체가 상용발사체에 사용되지 않는 것은 폭발 위험 때문이다.캘리포니아 차이나 레이크에 있는 해군 항공 무기 기지는 단순히 CL-20이라고 불리는 새로운 6화합물 CHN을666 개발했다2.CL-20은 HMX에 비해 질량당 에너지가 14%, 볼륨당 에너지가 20% 더 많고 산소 대 연료비가 [28]더 높습니다.이러한 매우 높은 에너지 밀도의 군사용 고체 추진체를 개발하는 동기 중 하나는 기존의 갑판 아래 수직 발사관 및 트럭에 장착된 공기 이동 발사관에 들어갈 수 있을 만큼 작은 미사일로부터 대기권 외 ABM 능력을 획득하는 것이다.CL-20 추진제는 2004년 의회의 무감각 군수품(IM)법을 준수하는 것으로 입증되었으며, 비용이 절감됨에 따라 현재 선호되고 있는 APCP 고체 추진제에 비해 성능이 크게 향상되어 상용 발사체에 사용하기에 적합할 수 있습니다.Peacekeeper의 2단계에서 HMX 추진체를 사용한 309초의 비임펄스가 이미 입증되어 있는 상황에서 CL-20 추진체의 높은 에너지는 [29]HMX의 폭발 위험 없이 유사한 ICBM 또는 발사체 상단 애플리케이션에서 약 320초로 비임펄스가 증가할 것으로 예상할 수 있다.

군사용도의 매력적인 특성은 고체 로켓 추진체가 오랫동안 로켓에 장전된 상태로 있다가 순간적으로 안정적으로 발사될 수 있다는 것이다.

추진제 패밀리

흑색 분말(화약) 추진제

검은 분말(화약)은 숯(연료), 질산칼륨(산화제), 황(연료 및 촉매)으로 구성되어 있습니다.그것은 로켓에 응용된 가장 오래된 폭약식 구성물 중 하나이다.현대에는 검정색 파우더가 값싸고 생산하기 쉽기 때문에 저전력 모델 로켓(에스테스,[30][31] 퀘스트 로켓 등)에 사용된다.연료 입자는 일반적으로 (고체, 단단한 슬러그 안에) 압착된 미세 분말의 혼합물로, 연소율은 정확한 구성 및 작동 조건에 따라 크게 좌우됩니다.블랙 파우더의 성능이나 특정 임펄스는 80초 정도로 낮습니다.입자는 파열에 민감하기 때문에 치명적인 파손이 발생합니다.흑색 분말은 일반적으로 40뉴턴(9.0파운드 힘) 이상의 모터에서는 사용되지 않습니다.

아연-황(ZS) 추진제

분말 아연 금속과 분말 황(산화제)으로 구성된 ZS 또는 "마이크로그레인"은 성능이 떨어지고(대부분의 ZS가 연소실 밖에서 연소됨) 2m/s의 빠른 선형 연소 속도로 인해 전문 아마추어 로켓 서클 밖에서는 실용적으로 적용되지 않는 또 다른 프레스 추진제입니다.ZS는 로켓이 매우 빠르게 가속하여 거대한 오렌지색 화구를 뒤에 남기기 때문에 새로운 추진체로 가장 많이 사용된다.

'캔디' 추진제

일반적으로 로켓 캔디 추진제는 산화제(일반적으로 질산칼륨)와 설탕 연료(일반적으로 덱스트로스, 소르비톨 또는 수크로스)로 추진제 성분을 부드럽게 녹인 후 비정질 콜로이드를 틀에 붓거나 포장함으로써 형태를 형성합니다.캔디 추진제는 약 130초의 저중간 비충격을 발생시키기 때문에 주로 아마추어 및 실험용 로켓퍼에 의해 사용된다.

더블베이스(DB) 추진제

DB 추진제는 2개의 모노로페이트 연료 성분으로 구성되며, 하나는 일반적으로 고에너지(그러나 불안정한) 모노로페이트 역할을 하고 다른 하나는 저에너지 안정화(및 겔화) 모노로페이트 역할을 한다.전형적인 상황에서 니트로글리세린니트로셀룰로오스겔에 용해되어 첨가물에 의해 응고된다.DB 추진제는 연기가 최소로 필요하지만 중형 고성능(약sp 235초)이 필요한 애플리케이션에 구현됩니다.금속 연료(예: 알루미늄)를 추가하면 성능이 향상될 수 있지만(약 250초), 배기가스 내 금속 산화물 핵이 생성되면 연기가 불투명해질 수 있습니다.

복합 추진제

분말산화제와 분말금속연료를 고무질의 바인더(연료로서도 기능)와 밀접하게 혼합하여 고정한다.복합 추진제는 종종 질산암모늄(ANCP) 또는 과염소산암모늄(APCP)입니다.질산암모늄 복합 추진제는 종종 마그네슘 및/또는 알루미늄을 연료로 사용하며 중간 성능(약sp 210s)을 제공하는 반면, 과염소산암모늄 복합 추진제는 종종 알루미늄 연료를 사용하며 고성능(단편 노즐의 경우 최대sp 296s 또는 높은 면적 비율의 텔레스코프 [22]노즐의 경우 최대 304s)을 제공합니다.알루미늄은 합리적인 비 에너지 밀도와 높은 체적 에너지 밀도를 가지며 실수로 점화되기 어렵기 때문에 연료로 사용됩니다.복합추진제는 주조되어 하이드록실 종단 폴리부타디엔(HTPB), 가교(고화) 등의 고무결합제 후에 경화첨가제의 도움을 받아 형태를 유지한다.높은 성능, 적당한 제조 용이성 및 적당한 비용 때문에 APCP는 우주 로켓, 군사 로켓, 취미 및 아마추어 로켓에 널리 사용되는 반면, ANCP는 더 저렴하고 덜 효율적인 아마추어 로켓 및 가스 발생기에 사용됩니다.디니트라미드 암모늄, NHN4(NO)22 복합 추진제에서 과염소산 암모늄의 1:1 무염소 대체물로 검토되고 있습니다.질산암모늄과 달리 ADN은 모터 성능 저하 없이 AP를 대체할 수 있습니다.

폴라리스 미사일[32]발사한 잠수함에는 폴라리스 알루미늄-APCP 고체연료가 사용됐다.APCP 고체 로켓 Boosters 과염소산 암모늄(무게 69.6%에 의해 산화제,), 알루미늄(연료, 16%), 산화철(촉매가 된 0.4%),polybutadiene 아크릴로니트릴(polybutadiene)중합체(연결되고 2차 연료로 행동한 혼합물을 갖고 있었다non-urethane 고무 바인더, 12.04%), 그리고 에폭시 치료제(196%)로 구성된 우주 왕복선에서 사용했다.[33][34]해수면에서는 242초(2.37km/s), 진공 상태에서는 268초(2.63km/s)의 특정 임펄스를 발생시켰다.2005-2009 Constellation Program은 유사한 PBAN-bound APCP를 [35]사용할 예정이었습니다.

2009년, 한 그룹이 물과 나노 알루미늄(ALICE)의 추진제를 만드는 데 성공했다.

고에너지 복합(HEC) 추진제

일반적인 HEC 추진제는 표준 복합 추진제 혼합물(예: APCP)로 시작하여 혼합물에 고에너지 폭발물을 추가합니다.이 추가 성분은 보통 RDX 또는 HMX의 작은 결정 형태이며, 둘 다 과염소산 암모늄보다 높은 에너지를 가지고 있습니다.비충동이 약간 증가하더라도 고폭성 첨가제의 위험이 증가하기 때문에 구현이 제한됩니다.

복합 개질 이중 베이스 추진제

복합변성 더블베이스 추진제는 니트로셀룰로오스/니트로글리세린 더블베이스 추진제를 결합제로 하여 복합추진제에 일반적으로 사용되는 고체(일반적으로 과염소산암모늄(AP) 및 알루미늄 분말)를 첨가한다.과염소산암모늄은 니트로셀룰로오스를 사용하여 도입된 산소결핍을 구성하므로 전체적인 비임펄스가 개선됩니다.알루미늄은 연소 안정성뿐만 아니라 비임펄스도 개선합니다.Trident II D-5의 연료 공급에 사용되는 NPE-75와 같은 고성능 추진제는 대부분의 AP를 폴리에틸렌 글리콜 결합 HMX로 대체하여 비임펄스를 더욱 증가시킵니다.복합 및 더블 베이스 추진제 성분의 혼합은 더블 베이스 추진제의 기능적 정의를 모호하게 할 정도로 보편화되었습니다.

최소 시그니처(무연) 추진제

고체 추진제 연구의 가장 활발한 분야 중 하나는 CHN(NO2)6 CL-20 니트로아민(China Lake 화합물 #20)을 이용한666 고에너지 최소 시그니처 추진제 개발로, HMX보다 질량당 에너지가 14%, 에너지 밀도가 20% 높다.새로운 추진체는 전술 로켓 모터에서 성공적으로 개발되고 테스트되었다.추진제는 무공해입니다.산, 고형 미립자, 무연입니다.또한 연기가 나지 않고 투명한 배기구에 보이는 희미한 충격 다이아몬드 패턴만 있습니다.알루미늄 도금 추진체를 태울 때 발생하는 밝은 불꽃과 짙은 연기 자국이 없다면, 이러한 무연 추진체는 미사일이 발사되는 위치를 노출시킬 위험을 거의 제거한다.새로운 CL-20 추진체는 폭발성이 높은 현재의 HMX 무연 추진제(위험 등급 1.1)와 달리 충격에 민감하지 않다(위험 등급 1.3).CL-20은 고체 로켓 추진체 기술에서 중요한 돌파구로 여겨지고 있지만 비용이 여전히 [28]높기 때문에 아직 널리 사용되지 않고 있다.

전기 고체 추진제

ESP(Electric Solid Propleant)는 고전압 플라스티솔 고체 추진제 계열로, 전류에 의해 점화 및 조절이 가능합니다.ESP는 제어와 진화가 어려운 기존 로켓 모터 추진제와 달리 정확한 간격과 지속시간에 안정적으로 점화될 수 있다.움직이는 부품이 필요하지 않으며 추진제는 불꽃이나 전기 [36]스파크에 민감하지 않습니다.

취미와 아마추어 로켓 발사

고체 추진제 로켓 모터는 모델 로켓에 사용하기 위해 구입할 수 있습니다. 일반적으로 노즐이 내장된 검은색 분말 연료로 구성된 작은 실린더이며 시간 지연 후 추진제가 소진될 때 발생하는 소량의 충전입니다.이 충전은 카메라를 작동시키거나 낙하산을 펼치는데 사용될 수 있습니다.이 충전 및 지연이 없으면 모터가 2단계(검은색 분말만 해당)에 점화될 수 있습니다.

중·고출력 로켓에서는 상용 APCP 모터가 널리 사용되고 있다.1회용 또는 새로고침용으로 설계할 수 있습니다.이 모터들은 여러 제조업체의 "A"(1.26Ns – 2.50Ns)에서 "O"(20.48KNs – 40.96KNs)까지의 임펄스 범위에서 구입할 수 있습니다.이들은 표준화된 직경으로 제조되며 필요한 임펄스에 따라 길이가 달라집니다.표준 모터 직경은 13, 18, 24, 29, 38, 54, 75, 98 및 150mm입니다.다양한 추진제 제제를 사용하여 다양한 스러스트 프로파일뿐만 아니라 색상 불꽃, 연기 자국 또는 다량의 스파크(혼합물에 티타늄 스펀지를 첨가하여 생성됨)와 같은 "특수 효과"를 생성할 수 있습니다.

사용하다

음향 로켓

거의 모든 소리나는 로켓은 고체 모터를 사용한다.

미사일

신뢰성, 보관 및 취급의 용이성 때문에 고체 로켓은 미사일과 ICBM에 사용된다.

궤도 로켓

고체 로켓은 특히 3단 이상을 사용하는 경우 궤도 속도로 작은 페이로드를 발사하는 데 적합합니다.이들 중 상당수는 용도변경 ICBM에 기초하고 있습니다.

액체 연료를 사용하는 대형 궤도 로켓은 보통 고체 로켓 부스터를 사용하여 연료를 가득 채운 로켓을 발사할 수 있는 충분한 초기 추진력을 얻습니다.

고체 연료는 일부 상위 스테이지, 특히 스타 37("버너" 상위 스테이지라고도 함)과 스타 48("페이로드 어시스트 모듈"이라고도 함) 모두 티오콜이 제조했으며 현재 노스롭 그루먼이 제조하고 있습니다.큰 페이로드(GPS 위성 등)를 의도된 궤도로 올리거나 작은 페이로드(payload)를 행성간(또는 심지어 항성간) 여행으로 끌어올리는 데 사용된다.우주왕복선타이탄 IV에 의해 사용된 또 다른 고체 연료 상부 스테이지는 보잉사가 제작한 관성 상부 스테이지였다.

안타레스(Northrop Grumman이 제조한)와 같은 일부 로켓은 의무적인 고체 연료 상단을 가지고 있다.안타레스 로켓은 노스럽 그루먼이 제조한 캐스터 30을 상단으로 사용한다.

고도의 연구

  • ALICE 추진제친환경 연료제
  • 고체 연료를 사용하는 램젯
  • 가변 노즐 형상을 기반으로 한 가변 추력 설계
  • 고체 연료와 조절 가능한 액체 또는 기체 산화제를 사용하는 하이브리드 로켓

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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추가 정보

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외부 링크