KR100742596B1 - 측 추력기 모듈 - Google Patents

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조원만
이방업
문순일
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 측 추력기 모듈에 관한 것으로, 길이방향으로 연장하는 중공형의 기체스킨과; 상기 기체스킨의 내부에서 상기 길이방향을 따라 연장하도록 배치되는 제1 추력기와; 상기 길이방향에서 그에 수직한 반경 방향으로 절곡되어 연장하도록 상기 기체스킨 내부에 형성되어, 상기 제1 추력기의 상기 길이방향을 따르는 추력이 상기 반경 방향을 따라 분사되게 하는 전환노즐을 포함하여 구성됨으로써, 많은 추력기를 장착하여 높은 측 추력 성능을 발휘하면서도 상기 길이방향에 수직한 방향에 대하여 측 추력기 모듈, 나아가 비행체를 슬림화할 수 있게 된다.

Description

측 추력기 모듈{SIDE THRUSTER MODULE}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 측 추력기 모듈을 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 제1 추력기에 대한 단면도이다.
도 3은 도 1의 라인(Ⅲ-Ⅲ)을 따라 취한 제1열의 전환노즐을 형성하는 기체스킨의 단면도이다.
도 4는 도 1의 라인(Ⅳ-Ⅳ)을 따라 취한 제2열의 전환노즐을 형성하는 기체스킨의 단면도이다.
도 5는 도 1의 제2 추력기에 대한 단면도이다.
도 6은 도 1의 라인(Ⅵ-Ⅵ)을 따라 취한 제1열의 분사노즐이 기체스킨에 결합된 상태에 대한 단면도이다.
도 7은 도 1의 라인(Ⅶ-Ⅶ)을 따라 취한 제2열의 분사노즐이 기체스킨에 결합된 상태에 대한 단면도이다.
도 8은 도 1의 기체스킨만을 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 기체스킨 17: 체결홈
18: 암나사산부 20: 제1 추력기
21,41: 연소관 23,43: 추진제
25,45: 점화기 30: 전환노즐
40: 제2 추력기
본 발명은 측 추력기 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측 추력기 모듈을 이루는 추력기가 측 추력기 모듈의 길이방향에 평행하게 배치되어 측 추력기 모듈, 나아가 측 추력기 모듈이 장착된 비행체의 외경이 작게 됨에 따라 그들의 슬림화를 실현할 수 있는 측 추력기 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 측 추력기 모듈은 비행체의 측면 방향으로 추력을 발생시켜 그의 자세 및 방향을 제어하기 위하여 비행체에 장착되는 추력 발생을 위한 장치이다. 이러한 추력은 통상적으로 추진제를 연소시키거나 고압 가스를 분사시켜 발생 된다.
비행체가, 예를 들어 유도탄 등과 같이 길이방향으로 연장하는 경우에는, 그의 길이방향에 수직 방향으로의 비행체의 크기, 다시 말해서 외경에 대한 제약이 가해진다.
따라서, 충분한 측 추력을 얻어서 안정적으로 비행체의 자세 및 방향을 제어할 수 있으면서도 비행체의 길이방향에 수직한 방향의 사이즈(외경)를 최소화할 수 있는 측 추력기 모듈의 필요성이 끊임없이 제기되고 있다.
상기와 같은 필요성을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명은 비행체의 길이방향에 수직한 방향의 사이즈를 최소화하여 슬림화를 구현하면서도 적절한 추력을 발생시킬 수 있는 측 추력기 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 측 추력기 모듈은 기체스킨과, 제1 추력기 및 전환노즐을 포함한다.
측 추력기 모듈은 비행체, 예를 들어 유도탄이나 인공 위성에 결합 되어 비행체의 초기 기동 단계나 종말 단계 또는 고 고도에서 비행체의 측 방향으로 추력을 발생시켜 그의 자세 및 방향을 제어하기 위한 모듈이다.
기체스킨은 길이방향으로 연장하며 중공형의 형태로 구성된다. 기체스킨의 양단부 또는 일 단부는 비행체와 결합 된다.
제1 추력기는 임펄스 모터(Impulse Motor) 타입의 추력기로서, 길이방향으로 연장하는 연소관 내에서 고체 추진제를 연소시켜서 추력을 발생하는 장치이며, 직접적으로 기체스킨의 반경방향을 지향하도록 배치되지는 않는다. 다시 말해서, 제1 추력기는 기체스킨의 길이방향(반경방향에 수직한 방향)을 따라 연장하도록 배치된다.
전환노즐은 제1 추력기의 출구부와 결합 되어, 기체스킨의 길이방향으로 분사되는 제1 추력기의 추력이 반경방향으로 전환되어 출력되도록 한다. 그에 따라, 제1 추력기는 기체스킨의 길이방향을 따라 배치되면서도 그의 반경방향을 따라 추 력을 출력할 수 있게 된다. 이러한 제1 추력기의 배치 형태로 인하여, 제1 추력기가 기체스킨 내부에서 반경방향으로 차지하는 공간이 작아져서, 측 추력기 모듈의 외경을 줄일 수 있다. 그에 따라, 측 추력기 모듈이 연결되는 유도탄 등의 비행체를 슬림화할 수 있다. 또한, 동일한 외경을 가지는 비행체라면 보다 많은 수의 제1 추력기가 장착될 수 있어서, 보다 강하고 정교한 측 추력을 얻을 수 있게 된다.
이러한 전환노즐은 기체스킨의 내주 상에 일체로 형성될 수 있다. 나아가, 제1 추력기는 기체스킨의 내주 상에서 원주방향으로 열을 이루며 연속적으로 배치되어, 모든 반경방향으로 추력을 분사할 수 있게 된다. 또한, 기체스킨에 원주방향을 따라 열을 이루며 연속적으로 형성되는 전환노즐들 사이에는 무게감량홈이 개구되어, 기체스킨의 무게를 줄일 수 있게 한다.
나아가, 제1 추력기와 전환노즐의 용이한 결합을 위하여, 제1 추력기의 출구부와 전환노즐의 입구부 사이에는 결합부가 형성된다. 이러한 결합부는 상호 대응되는 수나사산과 암나사산으로 형성되어, 제1 추력기를 전환노즐에 용이하게 결합하거나 그로부터 분해할 수 있도록 한다.
또한, 전환노즐의 출구부에는 전환노즐 및 그와 연통되는 제1 추력기의 내부의 공간을 밀봉하고 초기 압력을 유지하기 위한 전환노즐마개가 결합 된다.
나아가, 본 발명에 따른 측 추력기 모듈은 제2 추력기를 더 포함할 수 있다.
제2 추력기 역시 제1 추력기와 같은 임펄스 모터의 타입으로서, 제1 추력기와 달리, 기체스킨의 반경방향을 따라 직접 추력을 분사하도록 배치되며, 분사노즐이 추력기 자체에 결합 된다. 또한, 제2 추력기는 기체스킨에 형성된 체결홈에 나 사결합되기 위한 체결부를 구비한다. 또한, 제2 추력기의 분사노즐에는 앞의 전환노즐 마개와 유사하게 제2 추력기를 밀봉하고 그의 초기 압력을 유지하는 분사노즐마개가 결합 된다.
또한, 제1 및 제2 추력기를 구성하는 중공형의 연소관은 외주면에 복합재로 필라멘트 와인딩되어 형성된다. 그에 따라, 고 연소속도의 추진제의 사용에 따른 매우 높은 압력에서도 구조적으로 안정성이 보장된다.
이하, 본 발명에 따른 측 추력기 모듈의 바람직한 일 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 측 추력기 모듈을 설명하기 위한 부분 단면도이다.
본 도면에 예시된 바와 같이, 본 발명에 따른 측 추력기 모듈은 기체스킨(10)와, 제1 추력기(20) 및 전환노즐(30)을 포함한다.
기체스킨(10)는 길이방향(L)으로 연장하는 중공 형태의 부재이다. 나아가, 기체스킨(10)의 양 단부에는 전방스킨(100) 및 후방스킨(200)과 각각 결합하기 위한 결합부로서, 예를 들어 스크류홈(11 및 13)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 전방 및 후방스킨(100 및 200)은 유도탄과 같은 비행체의 동체를 이루는 부분이다.
제1 추력기(20)는 기체스킨(10)의 길이방향(L)을 따라 배치되며, 그 자신도 그 방향으로 연장한다. 이러한 제1 추력기(20)는 내장하고 있는 추진제를 연소시켜 추력을 발생시키는 임펄스 모터(Impulse Motor) 타입의 추력기이고, 발생되는 추력은 그의 길이방향으로 출력된다. 또한, 제1 추력기(20)는 기체스킨(10)의 원주방향 을 따라 복수로 배열된 추력기(조립체)이고, 반경방향(R)을 따라서는 그러한 추력기 조립체가 2열 이상으로 배열될 수 있다. 본 명세서에서 참조번호 20은 제1 추력기를 통칭함과 동시에 제1 열을 이루는 제1 추력기를 지칭한다. 참조번호 20이 제1 열을 이루는 제1 추력기를 지칭하는 경우에, 참조번호 20'는 제2 열을 이루는 제1 추력기를 지칭한다.
전환노즐(30)은 제1 추력기(20)에 연결되는 제1 추력기(20)용 노즐이다. 이러한 전환노즐(30)은 제1 추력기(20)의 출구부(22)에 연결되는 입구부(31)를 가진다. 전환노즐(30)의 출구부(32)는 기체스킨(10)의 반경방향(R)을 향하여 추력을 발생하도록 배치된다. 그에 따라, 제1 추력기(20)의 길이방향(L)의 추력은 전환노즐(30)에 의해 반경방향(R)으로 추력을 발생한다. 이러한 전환노즐(30)은 기체스킨(10)의 내주에 일체로 형성되는 것이 별도로 제작되어 그에 결합 되는 것보다는 제조 공정 및 부품 관리 등의 면에서 바람직하다. 나아가, 전환노즐(30)은 제1 추력기(20)에 대응하여 기체스킨(10)의 길이방향(L)을 따라 복수의 열을 이룬다. 그에 따라, 본 명세서에서 참조번호 30은 전환노즐을 통칭함과 동시에 제1 열의 전환노즐을 지칭한다. 참조번호 30이 제1 열의 전환노즐을 지칭하는 경우에, 참조번호 30'는 제2 열의 전환노즐을 지칭하게 된다.
전환노즐(30)의 입구부(31)의 내주에는 암나사산부(33)가 형성되어, 제1 추력기(20)의 출구부(22)의 수나사산부(27, 도 2 참조)와 나사결합된다. 이와 같이, 제1 추력기(20)의 수나사산부(27)와 전환노즐(30)의 암나사나부(33)로 구성되는 결합부에 의해, 제1 추력기(20)를 전환노즐(30)에 결합하거나 그로부터 분리하는 것 이 간단하게 이루어진다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 측 추력기 모듈은 기체스킨(10) 내에서 반경방향(R)으로 직접 배치되는 제2 추력기(40)를 더 포함할 수 있다.
길이방향(L)으로 배치되어 그의 추력방향을 반경방향(R)으로 전환하기 위한 전환노즐(30)이 필요한 제1 추력기(20)와 달리, 제2 추력기(40)는 그 자체가 반경방향(R)으로 배치되기에 추력 방향의 전환 없이 반경방향(R)으로 직접 추력을 발생시키게 된다. 다만, 제2 추력기(40)의 형태는 제1 추력기(20)와 같이 임펄스 모터(Impulse Motor) 타입이다. 제2 추력기(40)는 기체스킨(10)의 원주방향을 따라 복수로 배열되고, 길이방향(L)을 따라서도 복수의 열을 이룬다. 본 명세서에서 참조번호 40은 제2 추력기를 지칭함과 동시에 제1 열을 이루는 제2 추력기(40)를 지칭한다. 참조번호 40이 제1열을 이루는 제2 추력기를 지칭하는 경우에, 참조번호 40'는 제2열을 이루는 제2 추력기를 지칭한다.
제2 추력기(40)의 출구부에는 제2 추력기(40)용 노즐인 분사노즐(47)이 결합 된다. 이러한 분사노즐(47)의 외주에는 수사나산부(49)가 형성되어 분사노즐(47)이 결합 되는 기체스킨(10)의 체결홈(17)을 한정하는 기체스킨(10)에 형성되는 암나사산부(18, 도 8 참조)와 나사결합된다. 이와 같이, 제2 추력기(40)를 기체스킨(10)에 체결하는 체결부가 분사노즐(47)의 수나사산부(49)와 기체스킨(10)의 암나사산부(18)가 나사결합하여 체결 또는 분해됨으로 인하여, 그의 체결 또는 분해가 간단하게 이루어진다.
다음으로, 제1 추력기(20) 및 전환노즐(30)에 대하여 도 2 내지 도 4를 참조 하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1의 제1 추력기에 대한 단면도이다.
본 도면에 예시된 바와 같이, 제1 추력기(20)는 연소관(21)과, 추진제(23) 및 점화기(25)를 포함한다.
연소관(21)은 내부에 추진제(23)를 저장할 수 있도록 하기 위하여 중공형 관 형태로 형성된다. 나아가, 추진제(23)의 연소 시 높은 연소 압력(약 140 MPa)에 견디면서도 내탄도 특성 및 무게 경량화 등의 체계 성능을 만족하도록 하기 위하여, 연소관(21)은 고강도강, 티타늄 합금강 등의 외주면에 복합재를 필라멘트 와인딩하여 형성한다. 여기서, 복합재로는, 예를 들어, 탄소섬유를 사용할 수 있다.
추진제(23)는 연소관(21)의 내부에 배치되며, 고 연소속도의 고체 추진제를 사용하여 제1 추력기(20)가 빠른 응답 특성을 발휘하도록 한다. 이러한 고체 추진제(23)는 라이너(미도시)를 개재하여 연소관(21)의 내벽에 부착된다.
점화기(25)는 연소관(21)의 일 단부에 결합되며, 전기적인 제어 신호에 의해 점화되면서 추진제(23)를 연소시킨다.
나아가, 추진제(23)의 연소에 의한 추력이 출력되는 연소관(21)의 출구부(22)는, 앞서 설명한 바와 같이, 기체스킨(10)의 전환노즐(30)의 입구부(31)에 결합 된다. 이러한 결합을 위하여, 연소관(21)의 출구부(22)의 외주에는 결합부의 하나로서 수나사산부(27)가 형성되고, 이러한 수나사산부(27)는 전환노즐(30)의 입구부(31)의 내주에 형성되는 결합부의 다른 하나인 암나사산부(33)와 나사 결합하며, 이는 앞서 설명한 바와 같다.
이상에서는, 수나사산부(27)와 암나사산부(33)의 형성 위치를 각각 연소관(21)의 출구부(22)와 전환노즐(30)의 입구부(31)로 한정하여 설명하였으나, 그 반대의 경우도 가능함은 당업자라면 충분히 추론할 수 있을 것이다.
도 3은 도 1의 라인(Ⅲ-Ⅲ)을 따라 취한 제1열의 전환노즐들을 형성하는 기체스킨의 단면도이고, 도 4는 도 1의 라인(Ⅳ-Ⅳ)을 따라 취한 제2열의 전환노즐들을 형성하는 기체스킨의 단면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 전환노즐(30 및 30')은 기체스킨(10)의 내주 상에서 원주방향으로 복수로 형성되어 있다. 그에 따라, 기체스킨(10)의 원주방향을 따라 모든 각도 범위에 대해 반경방향(R)으로 추력을 발생시켜서, 본 발명에 따른 측 추력기 모듈이 장착된 비행체의 자세 및 방향을 제어하게 된다.
제1열의 전환노즐(30)의 길이방향(L)으로 개구된 길이부(30a)와 제2열의 전환노즐(30')의 길이방향(L)으로 개구된 길이부(30'a)는 동일한 크기를 가져도 무방하다. 그러나, 제1열의 전환노즐(30)의 반경방향(R)으로 개구된 반경부(30b)는 제2열의 전환노즐(30')의 반경방향(R)으로 개구된 반경부(30'b)보다는 큰 길이를 가진다. 그에 따라, 제1열의 전환노즐(30)에 장착되는 제1 추력기(20)는 제2열의 전환노즐(30')에 장착되는 제1 추력기(20') 보다 기체스킨(10)의 중심축선에 가깝게 배치된다. 다시 말해서, 기체스킨(10)의 반경방향(R)에 대하여 여러 개의 제1 추력기(20 및 20')를 적층하여 다단 형태로 장착할 수 있게 되는 것이다. 그에 따라, 한정된 기체스킨(10)의 내부 공간에 보다 많은 수의 제1 추력기(20)를 장착하여, 보다 강력한 추력을 얻을 수 있게 된다(도 1 역시 참조할 것).
나아가, 제1열의 전환노즐(30)에서 인접하는 전환노즐(30)들 사이에는 무게감량홈(15)이 형성된다. 이러한 무게감량홈(15)은 인접하여 형성되는 전환노즐(30)들 사이의 비 활용 공간에 개구되어 형성됨으로써, 기체스킨(10)의 무게를 경량화하게 한다. 그에 따라, 비행체에 본 발명에 따른 측 추력기 모듈이 장착됨에 따른 비행체의 무게의 증가량을 일정 부분 감소시키게 되는 이점이 있다.
또한, 제1열의 전환노즐(30)과 제2열의 전환노즐(30')은 길이방향(L)으로 나란히 배치되지 않고 서로 지그재그로 배치되어 기체스킨(10)의 길이방향(L)의 길이 증가를 최소화한다.
다음으로, 제2 추력기(40)에 대하여 도 5 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 도 1의 제2 추력기에 대한 단면도이다.
본 도면에 예시된 바와 같이, 제2 추력기(40)는 연소관(41)과 추진제(43), 점화기(45) 및 분사노즐(47)을 포함한다.
제2 추력기(40)는, 제1 추력기(20)와 달리, 기체스킨(10) 내부에서 반경방향(R)으로 배치되어 자신의 추력이 발생되는 방향과 동일한 방향{즉, 반경방향(R)}으로 직접 추력을 발생시킨다. 그에 따라, 제2 추력기(40)의 연소관(41)은 제1 추력기(20)의 연소관(21, 도 2 참조) 보다는 길이는 작으나 두께는 두껍게 형성된다.
또한, 분사노즐(47)은 제2 추력기(40)의 길이방향을 따라 직접 추력이 발생하도록 그의 출구부에, 예를 들어 나사결합 방식으로 결합 된다. 분사노즐(47)의 출구부에는 분사노즐마개(48)가 결합 되어, 제2 추력기(40)의 점화 초기 압력 유지 및 밀봉 기능을 수행한다. 이러한 분사노즐마개(48)는, 예를 들어 접착제나 경납(brazing) 등을 이용하여 분사노즐(47)에 결합 된다. 또한, 분사노즐마개(48)는 알루미늄, 플라스틱 또는 코르크 등으로 제조할 수 있다.
분사노즐(47)의 외주에는 체결부의 하나로서 수나사산부(49)가 형성되어, 체결부의 다른 하나로서 기체스킨(10)의 체결홈(17)에 형성되는 암나사산부(18)에 분사노즐(47){나아가, 분사노즐(47)이 일 단부에 결합된 제2 추력기(40) 전체}이 나사 결합되게 한다(도 8도 참조할 것). 나아가, 체결부를 형성함에 있어서, 이상과 반대로, 분사노즐(47)의 외주에 암나사산부를 형성하고 체결홈(17)을 한정하는 기체스킨(10)에 수나사산을 형성하는 것도 가능함은 당업자라면 용이하게 추론할 수 있을 것이다.
나아가, 제2 추력기(40)의 연소관(41)의 형성 방법이나 추진제(43)는 제1 추력기(20)의 연소관(21) 및 추진제43)와 동일하게 사용할 수 있는바, 그에 대한 구체적인 설명은 중복을 피하기 위하여 생략한다.
도 6은 도 1의 라인(Ⅵ-Ⅵ)을 따라 취한 제1열의 분사노즐이 기체스킨에 결합된 상태에 대한 단면도이고, 도 7은 도 1의 라인(Ⅶ-Ⅶ)을 따라 취한 제2열의 분사노즐이 기체스킨에 결합된 상태에 대한 단면도이다.
이들 도면에 예시된 바와 같이, 제1열의 제2 추력기(40)와 제2열의 제2 추력기(40')의 기체스킨(10)의 길이방향(L)으로 인접한 각각은 길이방향(L)으로 나란하게 배치되지 않는다. 즉, 기체스킨(10)의 원주방향을 따라서 서로 어긋나게 배치되도록 하는 각도 차이를 가진다. 다시 말해서, 기체스킨(10)의 원주방향을 따라서 지그재그 형태로 배치되는 것이다. 그에 따라, 제2 추력기(40 및 40')의 배치를 위해 기체스킨(10)의 길이방향(L)으로 필요한 공간을 최소화할 수 있게 되어, 본 발명에 따른 측 추력기 모듈의 크기를 전체적으로 소형화할 수 있는 이점이 있다.
마지막으로, 기체스킨(10)에 대하여 도 8을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 8은 도 1의 기체스킨만을 도시한 도면이다.
본 도면에 예시된 바와 같이, 기체스킨(10)의 양 단부에는 비행체를 이루는 전방스킨(100) 및 후방스킨(200)과 기체스킨(10)를 연결시키기 위한 스크류홈(11 및 13)이 각각 형성된다.
나아가, 전환노즐(30 및 30')은 제1 추력기(20 및 20')에 결합되어 그의 길이방향(L) 추력을 반경방향(R)으로 전환하기 위하여 기체스킨(10)의 내주에 일체로 형성된다.
전환노즐(30)은, 구체적으로, 길이방향(L)으로 개구되어 제1 추력기(20)와 연통되는 길이부(30a)와, 반경방향(R)으로 개구되며 길이부(30a)에 연통되어 제1 추력기(20)의 추력을 최종적으로 기체스킨(10)의 외부로{반경방향(R)}으로 출력하는 출구부(32)를 가지는 반경부(30b)로 구성된다. 나아가, 전환노즐(30)의 입구부(31)의 내주에는 제1 추력기(20)와 결합하기 위한 결합부의 하나로서 암나사산부(33)가 형성된다.
또한, 제1열의 전환노즐(30)의 반경부(30b)는 제2열의 전환노즐(30')의 반경부(30'b) 보다 큰 길이를 가져서, 제2열의 전환노즐(30')에 결합되는 제1 추력기(20') 보다 제1열의 전환노즐(30)에 결합되는 제1 추력기(20)가 기체스킨(10)의 중 심축선에 가깝게 배치되도록 한다.
나아가, 전환노즐(30)의 출구부(32)를 한정하는 기체스킨(10)에는 전환노즐마개(35)가 결합되어, 전환노즐(30) 및 그와 연통된 제1 추력기(20)를 밀봉하고 그의 초기 압력을 유지한다. 이러한 전환노즐마개(35)의 결합방식이나 제조방식은 앞서 설명한 분사노즐마개(48, 도 5 참조)와 동일한바, 그에 대한 설명으로 갈음한다.
나아가, 기체스킨(10)에는 제2 추력기(40)가 결합될 수 있도록 하기 위한 체결홈(17)이 형성된다. 이러한 체결홈(17)을 한정하는 기체스킨(10)의 부분에는 체결부의 하나로서 암나사산부(18)가 형성된다. 이러한 암나사산부(18)는 제2 추력기(40)의 노즐(47)의 외주에 형성된 수나사산부(49)와 체결되어, 제2 추력기(40)가 기체스킨(10)에 반경방향(R)으로 배치된 채로 체결되게 한다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 측 추력기 모듈의 조립 및 작동 방식에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 8에 예시된 바와 같이, 제1 추력기(20)가 결합되는 전환노즐(30) 및 제2 추력기(40)가 결합되는 체결홈(17)이 구비된 기체스킨(10)를 준비한다.
다음으로, 기체스킨(10)의 개구된 일 단부를 통해 길이방향(L)을 따라 제1 추력기(20)를 기체스킨(10) 내로 밀어 넣어서 제2 추력기(40)의 수나사산부(27, 도 2 참조)가 전환노즐(30)의 입구부(31)의 암나사산부(33)와 나사 결합하도록 제2 추력기(40)를 돌려서 결합시킨다. 이때, 제1열의 제1 추력기(20)는 제2열의 제1 추력기(20')에 반경방향(R)을 따라 적층된 형태로 배치된다(결합 상태는 도 1 참조).
다음으로, 제2 추력기(40)를 기체스킨(10)의 개구된 일 단부 측으로 반경방향(R)으로 배치된 상태에서 밀어 넣는다. 그리고 나서, 제2 추력기(40)의 수나사산부(49, 도 5 참조)를 기체스킨(10)의 체결홈(17)을 한정하는 부분에 형성된 암나사산부(18)와 나사 결합시킨다.
나아가, 제1 추력기(20) 및 제2 추력기(40)의 점화기(21 및 41)을 각각 제어부(미도시)와 전기적으로 연결하여 제어부의 제어에 따라 점화기(21 및 41)가 점화될 수 있도록 한다.
이와 같이 조립된 측 추력기 모듈은 그의 양단에 형성된 스크류홈(11 및 13)을 통해 비행체를 이루는 전방스킨(100) 및 후방스킨(200)과 각각 결합되어, 비행체의 일부를 이루도록 장착된다.
비행체가 발사 초기, 종말 단계 또는 고 고도에서 그 자세 및 방향을 정밀하게 제어하기가 어려운 경우에 제어부는 기체스킨(10)의 반경방향(R) 중 추력이 필요한 곳에 위치한 제1 추력기(20) 및/또는 제2 추력기(40)를 작동하기 위한 신호를 발생시킨다.
이러한 제어 신호에 따라 제1 추력기(20) 및/또는 제2 추력기(40)의 점화기(21 및/또는 41)가 점화되면서 제1 추력기(20) 및/또는 제2 추력기(40)의 추진제(23 및/또는 43)을 연소시키게 된다.
이러한 추진제(23 및/또는 43)의 연소에 따른 추력이 발생하게 됨에 따라, 측 추력기 모듈(및 그것이 장착된 비행체)은 측 추력이 발생한 방향과 반대쪽으로 힘을 받게 된다. 그에 따라, 비행체의 자세 및 방향이 의도대로 제어될 수 있게 된 다.
이상의 설명에서는, 편의상, 제1 추력기(20) 및 전환노즐(30)과 제2 추력기(40)가 각각 2열을 이루는 것을 예로 들었으나, 본 발명은 그에 제한되지 않는다. 다시 말해서, 위의 제1 추력기(20) 등은 원하는 추력의 발생을 위하여 3열 및 그 이상, 또는 하나의 열만으로도 구성할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 측 추력기 모듈은 제1 추력기가 비행체의 길이방향을 따라 배치되고 전환노즐이 그의 추력방향을 반경방향으로 전환시키도록 구성됨에 따라, 측 추력기 모듈의 외경을 작게 할 수 있다. 그에 따라, 측 추력기 모듈이 장착되는 비행체의 전체적인 사이즈도 슬림화될 수 있게 된다.
또한, 제1 추력기가 설치되는 전환노즐은 반경부의 길이가 인접하는 열의 전환노즐간에 다르게 형성되기에, 반경방향에 대하여 복수의 열의 제1 추력기를 적층하는 형태로 배치할 수 있게 된다. 그에 따라, 측 추력기 모듈은 한정된 두께에서도 보다 많은 제1 추력기를 장착할 수 있게 되어, 보다 강력한 추력을 발생시키게 된다.
또한, 제1 추력기가 결합되는 전환노즐간에는 무게감량홈이 형성됨에 따라 기체스킨의 무게를 경감할 수 있게 된다. 나아가, 인접하는 열의 전환노즐들은 지그재그 형태로 배치되어 길이방향의 배치공간도 최소화시킨다.
또한, 기체스킨에는 제1 추력기가 결합되는 전환노즐이 일체로 형성되어 있어서, 별도로 제작하여 조립하는 것보다는 제조 및 조립 그리고 부품 관리가 용이 하다.
나아가, 제2 출력기는 반경방향으로 직접 추력을 분사하도록 설치되고 그의 두께가 제1 추력기보다 두꺼워 보다 많은 추진제를 장착할 수 있다. 그에 따라, 제1 추력기와 제2 추력기가 필요한 추력의 크기에 따라 선택적으로 또는 동시에 작동될 수 있게 된다.
또한, 제1 추력기에 연통되는 전환노즐 및 제2 추력기는 각각 전환노즐마개와 분사노즐마개에 의해 밀봉되기에, 추력기의 점화 초기 압력 유지 및 밀봉이 용이하게 된다.

Claims (20)

  1. 길이방향으로 연장하는 중공형의 기체스킨과;
    상기 기체스킨의 내부에서 상기 길이방향을 따라 연장하도록 배치되는 복수의 제1 추력기들과;
    상기 길이방향을 따라 배치되어 상기 복수의 제1 추력기들 각각에 결합되는 길이부와, 상기 길이방향에 수직한 반경 방향으로 배치되어 상기 길이부 및 외부와 연통되는 반경부를 구비하는 복수의 전환노즐들을 포함하고,
    상기 전환노즐들은 상기 기체스킨 내에 장착되어, 상기 제1추력기들 각각의 상기 길이방향을 따르는 출력이 상기 반경 방향을 따라 분사되도록 상기 출력의 방향을 전환하는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 추력기는,
    중공형의 연소관과;
    상기 연소관의 내부에 배치되어, 연소 시 추력을 발생하는 추진제와;
    상기 연소관에 결합되어, 상기 추진제를 점화시키는 점화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연소관은 중공형 합금강의 외주에 복합재를 필라멘트 와인딩하여 형성되는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중공형 합금강은 티타늄 합금강이고,
    상기 복합재는 탄소 섬유인 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 추진제는 고체 추진제이고,
    상기 제1 추력기는 상기 연소관의 내벽에 부착되어 상기 고체 추진제를 상기 내벽에 결합시키는 라이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전환노즐들은 상기 기체스킨에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전환노즐들은 각 반경부의 길이가 차등적으로 형성되어, 각 전환노즐들에 결합 되는 제1 추력기들이 상기 반경방향을 따라 적층 배열되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전환노즐은 상기 기체스킨의 내주에 일체로 형성되고,
    상기 전환노즐과 상기 제1 추력기 사이에 형성되어 이들을 결합시키는 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 전환노즐의 입구부의 내주면 및 상기 제1 추력기의 출구부의 외주면 중 어느 하나에 형성되는 수나사산부와;
    상기 전환노즐의 입구부의 내주면 및 상기 제1 추력기의 출구부의 외주면 중 다른 하나에 형성되어, 상기 수나사산부와 체결되는 암나사산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 추력기 및 전환노즐은 상기 기체스킨의 원주방향을 따라 복수로 배치되고,
    상기 기체스킨의 인접하는 전환노즐들 사이에는 상기 기체스킨의 무게를 경감하도록 개구된 무게감량홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 전환노즐의 출구부에 결합 되어, 상기 전환노즐 및 이와 연통 되는 연소관을 밀봉하는 전환노즐마개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기체스킨의 내부에서 상기 반경 방향을 따라 연장하도록 배치되며, 상기 기체스킨의 체결홈을 통해 상기 반경 방향으로 출력을 발생시키는 제2 추력기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 추력기는,
    중공형의 연소관과;
    상기 연소관의 내부에 배치되어, 연소 시 추력을 발생하는 추진제와;
    상기 연소관에 결합되어, 상기 추진제를 점화시키는 점화기와;
    상기 연소관의 출구부에 결합되어, 상기 추진제 연소에 의한 추력을 상기 기체스킨의 체결홈을 통해 외부로 분사하는 분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연소관은 중공형 합금강의 외주에 복합재를 필라멘트 와인딩하여 형성되는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 중공형 합금강은 티타늄 합금강이고,
    상기 복합재는 탄소 섬유인 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 추진제는 고체 추진제이고,
    상기 제2 추력기는 상기 연소관의 내벽에 부착되어 상기 고체 추진제를 상기 내벽에 결합시키는 라이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 분사노즐의 외주면과 상기 체결홈을 한정하는 상기 기체스킨의 내주면 사이에 형성되어, 상기 분사노즐을 상기 체결홈에 체결시키는 체결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 체결부는,
    상기 분사노즐의 외주면 및 상기 체결홈을 한정하는 상기 기체스킨의 내주면 중 어느 하나에 형성되는 수나사산부와;
    상기 분사노즐의 외주면 및 상기 체결홈을 한정하는 상기 기체스킨의 내주면 중 다른 하나에 형성되어, 상기 수나사산부와 체결되는 암나사산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 분사노즐의 출구부에 결합되어, 상기 연소관을 밀봉하는 분사노즐마개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 제2 추력기는 상기 기체스킨의 원주방향을 따라 적어도 2열 이상로 배치되며,
    인접하는 2열에 속하는 각 제2 추력기는 지그재그 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 측 추력기 모듈.
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