KR101664236B1 - 덕티드 로켓용 추진제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 덕티드 로켓용 추진제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중합체에 시드된 보론 입자, 연소 시 산소 공급이 가능한 산화제, 금속연료 및 성분들에 결합력을 제공하는 바인더를 포함하며, 중합체에 시드된 보론 입자를 이용하여 높은 압력 지수를 갖도록 함으로써, 덕티드 로켓의 가스발생기 연소실 압력 변화에 빠른 응답성을 갖도록 하고, 금속연료로 나노 사이즈의 알루미늄을 적용하여 연료과농 고체 추진제의 연소속도를 최대로 증진시키는 덕티드 로켓용 추진제에 관한 것이다.

Description

덕티드 로켓용 추진제{PROPELLANT FOR DUCTED ROCKET}
본 발명은 덕티드 로켓용 추진제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 덕티드 로켓과 같은 고속 공기흡입형 추진기관의 가스발생기에서 사용하기 위한 연소 속도가 증진된 덕티드 로켓용 추진제에 관한 것이다.
추진 기관은 비행체를 목표 지점까지 도달시키는데 필요한 에너지를 공급하는 장치이다. 추진기관은 로켓 추진기관과 포 발사 추진기관 및 공기 흡입 추진기관으로 분류할 수 있으며, 로켓 추진기관은 화학 추진기관과 비화학 추진기관으로 분류되고, 다시 화학 추진기관은 고체 추진기관, 액체 추진기관 및 혼합 추진기관으로 분류된다.
이 중 고체 추진기관은 구조가 간단하고 취급이 용이하며 신뢰성과 저장성이 우수하여 유도탄 등의 추진기관으로 광범위하게 적용되고 있다.
일반적으로 고체 추진기관은 추진제 충전체와 노즐 조립체로 구성되며, 충전체에는 연소 가스를 발생시키는 추진제와 고압 가스에 견디는 연소관, 추진제와 연소관을 접착시키는 라이너, 고온 가스로부터 연소관을 보호하는 인슐레이션, 추진제를 점화시키는 점화 장치가 설치된다.
이러한 추진제는 산화제, 금속연료 및 바인더 등을 주원료로 하여, 소량의 경화제, 산화방지제, 연소촉매, 가소제 등의 첨가제의 종류 및 양에 따라 다양한 성능이 구현된다. 추진제는 연료와 산화제를 모두 포함하고 있기 때문에 외기의 영향 없이 대기권 밖에서도 작동이 가능하다.
통상적으로 추진제에서 산화제가 포함되는 비율은 60~80%로, 금속연료가 산화제로 인해 완전 연소함으로써 추력을 얻게 된다. 따라서, 높은 추력을 얻기 위해서는 추진제의 양이 증대되어야 하며, 이는 금속연료 증대와 함께 산화제의 증대가 동반되어야 함을 의미한다.
하지만, 로켓 모터의 제한된 체적으로 인해 추진제의 양 증대에는 어려움이 있는바, 동일한 추진제 체적 내에서 더 많은 추력을 얻을 수 있는 로켓모터를 개발하기 위한 연구가 계속되고 있다.
그 중 하나가 고속 공기흡입용 추진기관인 덕티드 로켓(Ducted rocket)이다.
덕티드 로켓이란, 마하 2~3 이상의 고속을 발휘하도록 개발된 램제트(Ramjet) 기관의 일종으로 일반적인 공기 흡입식 엔진과 같이 공기흡입구를 통해 공기를 흡입하여 압축한 이후, 연료와 혼합하여 연소시킨 가스를 노즐을 통해 고속으로 배출하면서 추력을 얻는 로켓인데, 공기흡입구를 통해 흡입한 공기를 터빈엔진의 압축기와 같은 회전부품을 사용하지 않고, 공기흡입구의 기하학적인 형상만을 사용하여 공기를 압축하므로 구조가 단순하고 경량화가 가능한 특징이 있다.
덕티드 로켓은 터빈엔진과는 달리 산화제가 대부분 제거된 고체추진제를 충전한 가스발생기 내에서 1차 연소 후 방출되는 연료성분이 농후한 불완전 연소가스(Fuel-rich gas)를 연료유량조절기를 통해 연소기에 분사하며, 상기 불완전연소 가스에 공기 흡입구로 흡입한 공기를 혼합하여 2차 연소시킨 가스를 노즐을 통해 배출함으로써 추력을 발생시킨다.
여기서, 연료유량조절기에 의해 높은 압력에서 추진제가 빨리 연소하는 특성을 이용하여 연료공급량을 조절할 수 있으므로 덕티드 로켓의 추력 조절을 가능하게 한다.
하기 식 (1)은 추진제 연소 속도의 압력의존성을 나타내는 대표적인 실험식이다.
r=aPn(1)
이 식은 Vieille의 경험식 또는 St. Robert의 법칙으로 알려져 있으며, r은 연소 속도, P는 압력을 나타내고, a는 실험 상수로서 추진제의 초기 온도 영향을 나타내고, n은 압력지수로서 연소 속도의 압력 의존성을 나타낸다.
일반적인 고체 로켓 추진기관은 연소실 압력 변화에 따라 추진제의 연소율이 민감하게 반응하지 않도록 하지만, 고속 공기흡입용 추진기관인 덕티드 로켓용 가스발생기에 적용되는 추진제는 연료농후 가스의 유량을 조절하여 추력을 제어하기 위해 밸브 개폐에 따라 증감하는 연소실 압력에 신속하게 반응하는 특성이 요구된다.
즉, 덕티드 로켓용 추진제는 특성 값 중 높은 압력지수가 요구되나, 일반적인 고체 추진제의 조성을 이용하는 경우 이러한 압력 지수를 갖기에는 어려움이 있다.
또한, 일반적인 고체로켓 추진제는 금속연료로 많은 양의 알루미늄을 사용하는데, 덕티드 로켓용 가스발생기의 가스발생기는 대략 1000~2000℃의 온도 분포를 갖기에 녹는점이 약 660℃인 알루미늄은 연소실 내에서 용융되어 2차 연소실로 전달되기 어려운 문제가 있다.
이와 관련하여, 한국공개특허공보 제2004-0092810호 등에서는 고체 추진제 조성물을 개시하고 있으나, 파쇄성 특성 개선과 관련이 있을 뿐 연소실 압력에 민감하게 반응하기 위해 압력 지수를 증가시키는 것에는 한계가 있다.
본 발명의 목적은, 중합체에 시드된 보론 입자를 이용하여 높은 압력 지수를 갖도록 함으로써, 덕티드 로켓의 가스발생기 연소실 압력 변화에 빠른 응답성을 갖도록 하고, 금속연료로 나노 사이즈의 알루미늄을 적용하여 연료과농 고체 추진제의 연소속도를 최대로 증진시키는 덕티드 로켓용 추진제를 제공하고자 함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 덕티드 로켓용 추진제는 중합체에 시드된 보론 입자, 연소 시 산소 공급이 가능한 산화제, 금속연료 및 성분들을 결합시키는 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 중합체에 시드된 보론 입자는, 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate), 보론(Boron), 암모늄퍼클로레이트(Ammonium Perchlorate) 및 리튬플루오라이드(Lithium Fluoride)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 덕티드 로켓용 추진제는, 폴리메틸메타크릴레이트 10 중량부에 대하여, 보론 28.5~72.5 중량부, 암모늄퍼클로레이트(Ammonium Perchlorate) 17.5~58.5 중량부, 리튬플루오라이드 1~5 중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 덕티드 로켓용 추진제는, 금속연료는 알루미늄을 포함하고, 마그네슘, 지르코늄, 티타늄 및 보론으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄은 입도 크기가 100nm~30μm인 나노 사이즈의 알루미늄인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 덕티드 로켓용 추진제는, 바인더로서 히드록시 터미네이티드 폴리부타디엔(Hydroxyl-terminated Polybutadiene), 가소제 및 산화제로서 암모늄퍼클로레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 덕티드 로켓용 추진제는, 연소촉매로서 부타센(Butacene), 경화제로서 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate), 경화 촉매로서 트리페닐 비스무스(Triphenyl bismuth) 및 금속 불활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 덕티드 로켓용 추진제는, 중합체에 시드된 보론 입자 50~70 중량부에 대하여, 바인더 및 가소제 20.1~25.1 중량부, 산화제 17.3~41.9 중량부, 금속 원료 25~55 중량부, 연소촉매 0.001~9.375 중량부, 경화제 0.4~2.0 중량부, 경화 촉매 0.005~0.02 중량부 및 금속 불활성제 0.01~0.5 중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 금속 원료에서 나노 사이즈의 알루미늄은 0.1~13.0 중량부로 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 중합체에 시드된 보론 입자를 적용하여 추진제의 압력지수를 증가시킴으로써 밸브 개폐에 따라 증감하는 연소실 압력에 신속하게 반응할 수 있는 효과가 있다.
또한, 금속연료로서 나노 사이즈의 알루미늄을 포함시킴으로써 가스발생기 내에서의 연소속도를 최대로 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 추진제 조성물은 덕티드 로켓의 추진기관에 적용되는 덕티드 로켓용 추진제에 있어서, 중합체에 시드된 보론 입자, 연소 시 산소 공급이 가능한 산화제, 금속연료 및 결합력을 제공하는 바인더를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
일반적인 고체로켓 추진제를 이용한 가스발생기에서는 금속연료로 알루미늄을 주원료로 사용하는데, 알루미늄의 연소열이 78kJ/cc인 것을 고려하면, 본 발명에서는 연소열이 136kJ/cc인 보론 입자를 주원료로 사용하기에 동일한 체적의 추진제에서 더 높은 추력을 얻을 수 있다.
덕티드 로켓은 본 발명에 따른 연료과농 추진제를 이용한 가스발생기에서 불완전 연소된 가스를 발생시켜 2차 연소실에 공급하고 대기에서 유입된 공기와 반응하여 추력이 발생된다.
이 때, 가스발생기에서 발생된 연료성분이 농후한 불완전 연소가스는 연료유량조절기를 통해 연소실로 분사되며, 본 발명에 따른 추진제는 추력 제어를 위해 증감하는 연소실 압력에 신속하게 반응하는 특성이 요구된다.
따라서, 본 발명은 중합체에 시드된 보론 입자를 이용하여 추진제의 압력지수, 즉 압력에 따른 연소속도의 변화율을 증대시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 중합체에 시드된 보론 입자는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate), 보론(Boron), 암모늄퍼클로레이트(Ammonium Perchlorate) 및 리튬플루오라이드(Lithium Fluoride)를 포함하는 조성물인 것이 바람직하다.
구체적으로, 10 중량부의 폴리메틸메타크릴레이트 중합체를 용매에 완전히 녹인 용액에 암모늄퍼클로레이트를 17.5~58.5 중량부, 보론을 28.5~72.5 중량부, 연소촉매로서 리튬플루오라이드 1~5 중량부, 바람직하게 3 중량부를 포함하도록 한다.
이 때, 용매는 전체 조성물의 2~3배로 사용하는 것이 바람직하며, 상기 조성물을 완전히 혼합한 후에 용매를 휘발시킴으로써 상기 보론 입자를 제조할 수 있다. 이렇게 제조한 중합체에 시드된 보론 입자는 고속 공기 흡입형 추진기관인 덕티드 로켓용 가스발생기의 추진제 조성에 적용된다.
본 발명의 실시예에 따른 바인더로는 히드록시 터미네이티드 폴리부타디엔(Hydroxyl-terminated Polybutadiene), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone) 및 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol) 등에서 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 추진제는 추진제의 연소특성이나 기계적 특성을 변화시키기 위해 가소제를 더 포함할 수 있는데, 상기 가소제로는 디옥틸 세바케이트(DOS), 디옥틸 아디페이트(DOA), 이소데실 펠라르고네이트(IDP), 디에틸렌글리콜 디니트레이트(DEGDN), 트리메틸에틸렌 트리트레이트(TMETN), 부탄트리올 트리니트레이트(BTTN) 및 트리에텔렌글리콜 트리니트레이트(TEGDN) 등에서 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 산화제로는 본 발명의 기술분야에서 이용되는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 1,7-디아지도-2,4,6-트리니트라자헵탄(DATH), 암모늄 디니트라미드(ADN), 암모늄 클로레이트, 암모늄 니트레이트, 암모늄 퍼클로레이트(AP), 세슘 니트레이트 하이드록실암모늄 니트레이트(HAN), 하이드라지니움 니트라이트(HN), 하이드록실암모늄퍼클로레이트, 칼륨 클로레이트, 칼륨 퍼클로레이트, 칼륨 니트레이트, 리튬 니트레이트, 리튬 퍼클로레이트, 나트륨 클로레이트, 나트륨 퍼클로레이트 및 나트륨 니트레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있으며, 특히 암모늄 퍼클로레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 금속연료는 연소특성의 변호를 가져오는 성분으로서, 알루미늄을 포함하고, 마그네슘, 지르코늄, 티타늄 및 보론으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명의 덕티드 로켓용 가스발생기에서 금속연료인 보론이 연소되지 않고 2차 연소실로 이동하기 위해 추진제 내에서 중합체에 시드된 보론 입자로서 존재하기 때문에, 가스발생기 내에서는 금속연료의 함유량이 적어 높은 연소 속도를 갖기 어려우나, 본 발명의 실시예에 따른 금속연료는 입도 크기가 100nm~30μm인 나노 사이즈의 알루미늄을 추가로 적용함으로써 연료과농 고체 추진제의 연소속도를 최대로 증진시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 추진제는 연소촉매, 경화제, 경화 촉매 및 금속 불활성제 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연소촉매는 연소속도를 증대시키는 역할을 하며, 부타센(Butacene)을 사용하는 것이 바람직하고, 경화 촉매로서 트리페닐 비스무스(Triphenyl bismuth) 및 금속 불활성제를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 금속 불활성제로는 N,N'-비스(살리실리덴)-2,2'-(에틸렌디옥시)비스(에틸아민) 및 N,N'-비스(살리실리덴)-에틸렌 디아민 중 1종 이상을 사용할 수 있는데, 이와 같은 첨가제의 구체적인 종류에 대해서는 본 발명의 기술분야에서 이용되는 것이라면 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 추진제는 중합체에 시드된 보론 입자 50~70 중량부에 대하여, 상기 바인더 및 가소제 20.1~25.1 중량부, 상기 산화제 17.3~41.9 중량부, 상기 금속 원료 25~55 중량부, 상기 연소촉매 0.001~9.375 중량부, 상기 경화제 0.4~2.0 중량부, 상기 경화 촉매 0.005~0.02 중량부 및 상기 금속 불활성제 0.01~0.5 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 이 때 상기 중합체에 시드된 보론 입자는 60 중량부인 것이 보다 바람직하다.
특히, 상기 금속 원료에서 나노 사이즈의 알루미늄은 가스발생기 내에서 연료과농 고체 추진제의 연소속도를 최대로 증진시키기 위해 0.1~13.0 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 덕티드 로켓용 추진제에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
1. 중합체에 시드된 보론 입자 제조
10.0 중량부의 폴리메틸메타크릴레이트 중합체를 용매에 완전히 녹인 용액에 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 42.0 중량부, 보론 45.0 중량부, 연소촉매로서 리튬플루오라이드 3.0 중량부를 포함하도록 완전히 혼합한 후에 용매를 휘발시켜 중합체에 시드된 보론 입자를 제조하였다.
2. 추진제 제조 및 시험
히드록시 터미네이티드 폴리부타디엔, 이소포론 디이소시아네이트 및 첨가제를 24 중량부, 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 32 중량부, 금속원료로서 보론 및 입도 30μm인 알루미늄 35.0 중량부, 연소촉매로서 부타센 9 중량부의 조성물에 상기 조성물 총량 대비 60 중량부로 상기 중합체에 시드된 보론 입자를 적용하여 추진제를 제조하였다.
연소 특성 시험 결과, 20℃의 450psi 기압에서 연소속도 7.62, 압력지수 0.6236, 밀도 1.542g/cc, 연소열 42.5kJ/cc로 측정되었다.
[실시예 2]
1. 중합체에 시드된 보론 입자 제조
10.0 중량부의 폴리메틸메타크릴레이트 중합체를 용매에 완전히 녹인 용액에 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 42.0 중량부, 보론 45.0 중량부, 연소촉매로서 리튬플루오라이드 3.0 중량부를 포함하도록 완전히 혼합한 후에 용매를 휘발시켜 중합체에 시드된 보론 입자를 제조하였다.
2. 추진제 제조 및 시험
히드록시 터미네이티드 폴리부타디엔, 이소포론 디이소시아네이트 및 첨가제를 24 중량부, 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 32 중량부, 금속원료로서 보론 및 나노 알루미늄 40.0 중량부, 연소촉매로서 부타센 4 중량부의 조성물에 상기 조성물 총량 대비 60 중량부로 상기 중합체에 시드된 보론 입자를 적용하여 추진제를 제조하였다.
연소 특성 시험 결과, 20℃의 450psi 기압에서 연소속도 11.99, 압력지수 0.5145, 밀도 1.621g/cc, 연소열 42.7kJ/cc로 측정되었다.
[실시예 3]
1. 중합체에 시드된 보론 입자 제조
10.0 중량부의 폴리메틸메타크릴레이트 중합체를 용매에 완전히 녹인 용액에 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 58.5 중량부, 보론 28.5 중량부, 연소촉매로서 리튬플루오라이드 3.0 중량부를 포함하도록 완전히 혼합한 후에 용매를 휘발시켜 중합체에 시드된 보론 입자를 제조하였다.
2. 추진제 제조 및 시험
히드록시 터미네이티드 폴리부타디엔, 이소포론 디이소시아네이트 및 첨가제를 24 중량부, 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 42 중량부, 금속원료로서 보론 및 입도 30μm인 알루미늄 25.1 중량부, 연소촉매로서 부타센 9 중량부의 조성물에 상기 조성물 총량 대비 60 중량부로 상기 중합체에 시드된 보론 입자를 적용하여 추진제를 제조하였다.
연소 특성 시험 결과, 20℃의 450psi 기압에서 연소속도 11.19, 압력지수 0.5715, 밀도 1.547g/cc, 연소열 36.7kJ/cc로 측정되었다.
[실시예 4]
1. 중합체에 시드된 보론 입자 제조
10.0 중량부의 폴리메틸메타크릴레이트 중합체를 용매에 완전히 녹인 용액에 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 58.5 중량부, 보론 28.5 중량부, 연소촉매로서 리튬플루오라이드 3.0 중량부를 포함하도록 완전히 혼합한 후에 용매를 휘발시켜 중합체에 시드된 보론 입자를 제조하였다.
2. 추진제 제조 및 시험
히드록시 터미네이티드 폴리부타디엔, 이소포론 디이소시아네이트 및 첨가제를 24 중량부, 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 42 중량부, 금속원료로서 보론 및 입도 30μm인 알루미늄 30 중량부, 연소촉매로서 부타센 4 중량부의 조성물에 상기 조성물 총량 대비 60 중량부로 상기 중합체에 시드된 보론 입자를 적용하여 추진제를 제조하였다.
연소 특성 시험 결과, 20℃의 450psi 기압에서 연소속도 20.46, 압력지수 0.5307, 밀도 1.612g/cc, 연소열 37.2kJ/cc로 측정되었다.
[실시예 5]
1. 중합체에 시드된 보론 입자 제조
10.0 중량부의 폴리메틸메타크릴레이트 중합체를 용매에 완전히 녹인 용액에 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 25.0 중량부, 보론 62.0 중량부, 연소촉매로서 리튬플루오라이드 3.0 중량부를 포함하도록 완전히 혼합한 후에 용매를 휘발시켜 중합체에 시드된 보론 입자를 제조하였다.
2. 추진제 제조 및 시험
히드록시 터미네이티드 폴리부타디엔, 이소포론 디이소시아네이트 및 첨가제를 24 중량부, 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 22 중량부, 금속원료로서 보론 및 입도 30μm인 알루미늄 45.2 중량부, 연소촉매로서 부타센 9 중량부의 조성물에 상기 조성물 총량 대비 60 중량부로 상기 중합체에 시드된 보론 입자를 적용하여 추진제를 제조하였다.
연소 특성 시험 결과, 20℃의 450psi 기압에서 연소속도 3.85, 압력지수 0.5425, 밀도 1.561g/cc, 연소열 41.9kJ/cc로 측정되었다.
[실시예 6]
1. 중합체에 시드된 보론 입자 제조
10.0 중량부의 폴리메틸메타크릴레이트 중합체를 용매에 완전히 녹인 용액에 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 25.0 중량부, 보론 62.0 중량부, 연소촉매로서 리튬플루오라이드 3.0 중량부를 포함하도록 완전히 혼합한 후에 용매를 휘발시켜 중합체에 시드된 보론 입자를 제조하였다.
2. 추진제 제조 및 시험
히드록시 터미네이티드 폴리부타디엔, 이소포론 디이소시아네이트 및 첨가제를 24 중량부, 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 22 중량부, 금속원료로서 보론 및 나노 알루미늄 45.2 중량부, 연소촉매로서 부타센 9 중량부의 조성물에 상기 조성물 총량 대비 60 중량부로 상기 중합체에 시드된 보론 입자를 적용하여 추진제를 제조하였다.
연소 특성 시험 결과, 20℃의 450psi 기압에서 연소속도 4.89, 압력지수 0.8688, 밀도 1.563g/cc, 연소열 41.1kJ/cc로 측정되었다.
[실시예 7]
1. 중합체에 시드된 보론 입자 제조
10.0 중량부의 폴리메틸메타크릴레이트 중합체를 용매에 완전히 녹인 용액에 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 42.0 중량부, 보론 45.0 중량부, 연소촉매로서 리튬플루오라이드 3.0 중량부를 포함하도록 완전히 혼합한 후에 용매를 휘발시켜 중합체에 시드된 보론 입자를 제조하였다.
2. 추진제 제조 및 시험
히드록시 터미네이티드 폴리부타디엔, 이소포론 디이소시아네이트 및 첨가제를 24 중량부, 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 32 중량부, 금속원료로서 보론 및 마그네슘 35.0 중량부, 연소촉매로서 부타센 9 중량부의 조성물에 상기 조성물 총량 대비 60 중량부로 상기 중합체에 시드된 보론 입자를 적용하여 추진제를 제조하였다.
연소 특성 시험 결과, 20℃의 450psi 기압에서 연소속도 10.18, 압력지수 0.4753, 밀도 1.507g/cc, 연소열 39.7kJ/cc로 측정되었다.
[실시예 8]
1. 중합체에 시드된 보론 입자 제조
10.0 중량부의 폴리메틸메타크릴레이트 중합체를 용매에 완전히 녹인 용액에 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 42.0 중량부, 보론 45.0 중량부, 연소촉매로서 리튬플루오라이드 3.0 중량부를 포함하도록 완전히 혼합한 후에 용매를 휘발시켜 중합체에 시드된 보론 입자를 제조하였다.
2. 추진제 제조 및 시험
히드록시 터미네이티드 폴리부타디엔, 이소포론 디이소시아네이트 및 첨가제를 24 중량부, 산화제로서 암모늄퍼클로레이트 32 중량부, 금속원료로서 보론 및 입도 10μm인 알루미늄 35.0 중량부, 연소촉매로서 부타센 9 중량부의 조성물에 상기 조성물 총량 대비 60 중량부로 상기 중합체에 시드된 보론 입자를 적용하여 추진제를 제조하였다.
연소 특성 시험 결과, 20℃의 450psi 기압에서 연소속도 8.26, 압력지수 0.5617, 밀도 1.550g/cc, 연소열 40.2kJ/cc로 측정되었다.
상기와 같이 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 덕티드 로켓의 추진기관에 적용되는 덕티드 로켓용 추진제에 있어서,
    연소 시 산화 공급이 가능한 산화제로서 암모늄퍼클로레이트(Ammonium Perchlorate) 42 중량부, 금속연료로서 보론 및 알루미늄 30 중량부, 결합력을 제공하는 바인더로서 히드록시 터미네이티드 폴리부타디엔(Hydroxyl-terminated Polybutadiene) 및 첨가제 24 중량부, 그리고 연소촉매로서 부타센 4 중량부로 구성된 조성물; 및
    상기 조성물의 총량에 대하여 중합체에 시드된 보론 입자 60 중량부;를 포함하며,
    상기 중합체에 시드된 보론 입자는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate) 10 중량부, 보론(Boron) 28.5 중량부, 암모늄퍼클로레이트(Ammonium Perchlorate) 58.5 중량부 및 리튬플루오라이드(Lithium Fluoride) 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 덕티드 로켓용 추진제.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제는 경화제, 경화 촉매 및 금속 불활성제를 포함하며,
    상기 경화제는 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate)이고,
    상기 경화 촉매는 트리페닐 비스무스(Triphenyl bismuth)이고,
    상기 금속 불활성제는 N,N'-비스(살리실리덴)-2,2'-(에틸렌디옥시)비스(에틸아민) 및 N,N'-비스(살리실리덴)-에틸렌 디아민 중에서 선택되는 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 덕티드 로켓용 추진제.

  8. 삭제
  9. 삭제
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