KR102427107B1 - 극저온 연료와 액체 산소를 이용하는 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기 및 이를 포함하는 로켓 - Google Patents

극저온 연료와 액체 산소를 이용하는 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기 및 이를 포함하는 로켓 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극저온 연료와 액체 산소를 이용하는 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기 및 이를 포함하는 로켓에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 점화 장치 일체형 연소기는 연소기 추력실과, 상기 연소기 추력실의 일단에 배치되며 상기 연소기 추력실과 일체로 형성되는 연소기 헤드 조립체를 포함하는 연소기로서, 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 연소기 추력실의 입구와 연통하는 헤드, 상기 헤드의 일측에 배치되며, 산화제가 유입되는 제1 매니폴드, 상기 헤드의 타측에 배치되며, 연료가 유입되는 제2 매니폴드, 상기 헤드의 내부 공간에 배치되는 점화 연소실, 상기 제1 매니폴드에서 상기 점화 연소실로 산화제를 공급하는 제1 유로, 상기 제2 매니폴드에서 상기 점화 연소실로 연료를 공급하는 제2 유로 및 상기 연소기 추력실의 내부에 배치되는 메인 연소실을 지향하도록 상기 점화 연소실의 일측에 배치되는 화염 분사구를 포함한다.

Description

극저온 연료와 액체 산소를 이용하는 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기 및 이를 포함하는 로켓{COMBUSTOR INTEGRATED WITH IGNITER OF ROCKET ENGINE USING CRYOGENIC FUEL AND LIQUID OXYGEN AND ROCKET INCLUDING THE SAME}
본 발명은 극저온 연료와 액체 산소를 이용하는 로켓 엔진에 있어서, 점화 장치와 일체인 연소기에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 3D 프린팅 기술을 통해 점화 장치와 일체로 적층 제조된 연소기에 관한 것이다.
종래 기술에서 로켓 엔진의 연소기를 점화하기 위해서는 점화 장치 또는 접촉 발화성 연료를 포함하는 앰플을 이용해야 한다. 예를 들어, 파이로 점화기(pyrostarter)가 조립된 연소기 헤드 조립체 또는 가스 토치가 조립된 연소기 헤드 조립체를 이용해 연소기를 점화하거나, 접촉 발화성 연료를 포함하는 앰플을 설정된 시간에 맞춰 공급하여 연소기를 점화한다.
그러나 파이로 점화기가 조립된 연소기 헤드 조립체는 충전된 화약을 연소시켜 사용하기 때문에, 1회의 점화만 가능하다. 따라서 다중 점화를 위해서는 복수 개의 파이로 연소기 헤드 조립체와 그에 따른 개별 전원 공급 장치를 설치해야 하며, 화약을 다루어야 하는 위험이 있다.
또한, 가스 토치가 조립된 연소기 헤드 조립체는 공급되는 가스를 이용하기 때문에 다중 점화는 가능하나, 기계 가공 방식의 한계로 인해 연소 장치 헤드와는 별개로 제작 및 설치될 수밖에 없으며, 점화에 필요한 가스 공급을 위한 별도의 용기를 구비해야만 한다.
또한, 접촉 발화성 연료를 이용한 점화 방식의 경우, 다중 점화를 위해서는 각각의 개별 추진체 용기가 필요하며, 독립된 개별 구성품으로서 설치되기 때문에 전체 구성이 복잡해지고 누설의 위험이 존재한다.
전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.
등록특허공보 제10-0491808호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구성을 단순화하고 누설의 위험을 방지하며, 다중 점화를 용이하게 할 수 있고, 기계 가공의 태생적 한계를 극복하기 위한 연소 장치 일체형 연소기 헤드 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기는 연소기 추력실과, 상기 연소기 추력실의 일단에 배치되며 상기 연소기 추력실과 일체로 형성되는 연소기 헤드 조립체를 포함하는 연소기로서, 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 연소기 추력실의 입구와 연통하는 헤드, 상기 헤드의 일측에 배치되며, 산화제가 유입되는 제1 매니폴드, 상기 헤드의 타측에 배치되며, 연료가 유입되는 제2 매니폴드, 상기 헤드의 내부 공간에 배치되는 점화 연소실, 상기 제1 매니폴드에서 상기 점화 연소실로 산화제를 공급하는 제1 유로, 상기 제2 매니폴드에서 상기 점화 연소실로 연료를 공급하는 제2 유로 및 상기 연소기 추력실의 내부에 배치되는 메인 연소실을 지향하도록 상기 점화 연소실의 일측에 배치되는 화염 분사구를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기에 있어서, 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 점화 연소실과 연결되도록 상기 헤드에 배치되는 장착 보어를 더 포함하고, 일부가 상기 점화 연소실의 내부에 배치되도록 상기 장착 보어에 삽입되며, 상기 점화 연소실의 내부에 스파크를 발생시키는 스파크 플러그를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기에 있어서, 상기 연소기 추력실과 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 연소기 추력실의 출구측 단부를 적층 베이스로 하여, 제1 방향으로 적층되어 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기에 있어서, 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 헤드의 일부로서 산화제가 유입되는 제1 유입구 및 상기 헤드의 일부로서 연료가 유입되는 제2 유입구를 더 포함하고, 상기 제1 유로는 상기 제1 유입구의 내부에 배치되어, 상기 제1 유입구로부터 산화제가 유입되고, 상기 제2 유로는 상기 제2 유입구의 내부에 배치되어, 상기 제2 유입구로부터 연료가 유입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기에 있어서, 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 헤드의 내부 공간에 배치되며, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드를 구획하는 격벽 및 상기 헤드의 내부 공간에 상기 격벽을 관통하도록 배치되며, 상기 연소기 추력실의 내부로 연료 및 산화제를 분사하는 복수 개의 분사기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기에 있어서, 상기 복수 개의 분사기는 산화제가 유입되는 제1 분사홀 및 연료가 유입되는 제2 분사홀을 포함하고, 상기 제1 분사홀과 상기 제2 분사홀은 상기 격벽을 기준으로 대향하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기에 있어서, 상기 제1 분사홀은 상기 격벽보다 제1 방향으로 위에 위치하고, 상기 분사기의 일측에 구비되어 상기 연소기 추력실의 내부와 연결되는 제1 분사로와 연결되며, 상기 제1 유입구로부터 산화제가 유입되고, 상기 제2 분사홀은 상기 격벽보다 제1 방향으로 아래에 위치하고, 상기 분사기의 타측에 구비되어 상기 연소기 추력실의 내부와 연결되는 제2 분사로와 연결되며, 상기 제2 유입구로부터 연료가 유입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기에 있어서, 상기 제1 유입구에서 유입된 산화제는 일부가 상기 제1 유로를 통해 상기 점화 연소실로 유입되며, 나머지 일부가 상기 분사기를 통해 상기 연소기 추력실의 내부로 유입되고, 상기 제2 유입구에서 유입된 연료는 일부가 상기 제2 유로를 통해 상기 점화 연소실로 유입되며, 나머지 일부가 상기 분사기를 통해 상기 연소기 추력실의 내부로 유입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기에 있어서, 산화제는 상기 연소기 추력실의 외주면 상에 배치되는 제1 연결로를 따라 상기 제1 매니폴드로 유입되고, 연료는 상기 연소기 추력실의 외주면 상에 배치되며 상기 제1 연결로와 구분되는 제2 연결로를 따라 상기 제2 매니폴드로 유입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기에 있어서, 상기 제1 연결로를 따라 상기 제1 매니폴드로 유입되는 산화제는 상기 연소기 추력실과 열교환하여 기체 상태로 유입되고, 상기 제2 연결로를 따라 상기 제2 매니폴드로 유입되는 연료는 상기 연소기 추력실과 열교환하여 기체 상태로 유입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기에 있어서, 상기 연료는 극저온 연료(cryogenic propellant)로서 메탄 또는 수소이고, 상기 산화제는 액체 산소이고, 상기 연소기 헤드 조립체는 외부로부터 별도의 점화 가스를 공급받지 않을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로켓은 연료를 저장하는 연료 탱크와, 산화제를 저장하는 산화제 탱크와, 상기 연료 탱크 및 상기 산화제 탱크로부터 연료 및 산화제를 공급받아 추력을 발생하는 로켓 엔진과, 상기 로켓 엔진을 점화하는 연소 장치 일체형 연소기 헤드 조립체를 포함하는 로켓으로서, 상기 일체형 연소기 헤드 조립체는 연소기 추력실과, 상기 연소기 추력실의 일단에 배치되며 상기 연소기 추력실과 일체로 형성되는 연소기 헤드 조립체를 포함하고, 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 연소기 추력실의 입구와 연통하는 헤드, 상기 헤드의 일측에 배치되며, 산화제가 유입되는 제1 매니폴드, 상기 헤드의 타측에 배치되며, 연료가 유입되는 제2 매니폴드, 상기 헤드의 내부 공간에 배치되는 점화 연소실, 상기 제1 매니폴드에서 상기 점화 연소실로 산화제를 공급하는 제1 유로, 상기 제2 매니폴드에서 상기 점화 연소실로 연료를 공급하는 제2 유로 및 상기 연소기 추력실의 내부에 배치되는 메인 연소실을 지향하도록 상기 점화 연소실의 일측에 배치되는 화염 분사구를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로켓에 있어서, 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 점화 연소실과 연결되도록 상기 헤드에 배치되는 장착 보어를 더 포함하고, 일부가 상기 점화 연소실의 내부에 배치되도록 상기 장착 보어에 삽입되며, 상기 점화 연소실의 내부에 스파크를 발생시키는 스파크 플러그를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로켓에 있어서, 상기 연소기 추력실과 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 연소기 추력실의 출구측 단부를 적층 베이스로 하여, 제1 방향으로 적층되어 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로켓에 있어서, 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 헤드의 일부로서 산화제가 유입되는 제1 유입구 및 상기 헤드의 일부로서 연료가 유입되는 제2 유입구를 더 포함하고, 상기 제1 유로는 상기 제1 유입구의 내부에 배치되어, 상기 제1 유입구로부터 산화제가 유입되고, 상기 제2 유로는 상기 제2 유입구의 내부에 배치되어, 상기 제2 유입구로부터 연료가 유입될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로켓에 있어서, 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 헤드의 내부 공간에 배치되며, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드를 구획하는 격벽 및 상기 헤드의 내부 공간에 상기 격벽을 관통하도록 배치되며, 상기 연소기 추력실의 내부로 연료 및 산화제를 분사하는 복수 개의 분사기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로켓에 있어서, 상기 복수 개의 분사기는 산화제가 유입되는 제1 분사홀 및 연료가 유입되는 제2 분사홀을 포함하고, 상기 제1 분사홀과 상기 제2 분사홀은 상기 격벽을 기준으로 대향하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로켓에 있어서, 상기 제1 분사홀은 상기 격벽보다 제1 방향으로 위에 위치하고, 상기 분사기의 일측에 구비되어 상기 연소기 추력실의 내부와 연결되는 제1 분사로와 연결되며, 상기 제1 유입구로부터 산화제가 유입되고, 상기 제2 분사홀은 상기 격벽보다 제1 방향으로 아래에 위치하고, 상기 분사기의 타측에 구비되어 상기 연소기 추력실의 내부와 연결되는 제2 분사로와 연결되며, 상기 제2 유입구로부터 연료가 유입될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로켓에 있어서, 상기 제1 유입구에서 유입된 산화제는 일부가 상기 제1 유로를 통해 상기 점화 연소실로 유입되며, 나머지 일부가 상기 분사기를 통해 상기 연소기 추력실의 내부로 유입되고, 상기 제2 유입구에서 유입된 연료는 일부가 상기 제2 유로를 통해 상기 점화 연소실로 유입되며, 나머지 일부가 상기 분사기를 통해 상기 연소기 추력실의 내부로 유입될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로켓에 있어서, 산화제는 상기 연소기 추력실의 외주면 상에 배치되는 제1 연결로를 따라 상기 제1 매니폴드로 유입되고, 연료는 상기 연소기 추력실의 외주면 상에 배치되며 상기 제1 연결로와 구분되는 제2 연결로를 따라 상기 제2 매니폴드로 유입될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로켓에 있어서, 상기 제1 연결로를 따라 상기 제1 매니폴드로 유입되는 산화제는 상기 연소기 추력실과 열교환하여 기체 상태로 유입되고, 상기 제2 연결로를 따라 상기 제2 매니폴드로 유입되는 연료는 상기 연소기 추력실과 열교환하여 기체 상태로 유입될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 로켓에 있어서, 상기 연료는 극저온 연료로서 메탄 또는 수소이고, 상기 산화제는 액체 산소이고, 상기 일체형 연소기 헤드 조립체는 외부로부터 별도의 점화 가스를 공급받지 않는, 연소 장치 일체형 연소기 헤드 조립체를 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기 및 이를 포함하는 로켓은 점화 장치와 연소기를 일체로 구현하여, 구성을 단순하게 하여 조립 부분에서 누설의 위험성을 낮추고, 다중 점화를 용이하게 할 수 있으며, 종래의 기계 가공에 비해 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기 및 이를 포함하는 로켓은 3D 프린팅 기술을 이용해 일체로 적층 제조되어, 종래의 기계 가공으로는 구현 불가능한 점화 장치와 일체화된 연소기를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기 및 이를 포함하는 로켓은 극저온 연료와 액체 산소를 이용하는 경우, 연료를 이용한 가스 토치 방식의 점화 장치를 구성할 수 있어, 가스 공급을 위한 별도의 부재를 갖출 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기 및 이를 포함하는 로켓은 스파크 플러그와 전원 공급 장치만으로 다중 점화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로켓을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 점화 장치 일체형 연소기를 나타낸다.
도 3은 도 2의 분사기를 확대하여 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로켓(1)을 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 점화 장치 일체형 연소기(10)를 나타낸다. 보다 구체적으로, 도 2는 점화 장치 일체형 연소기(10)의 종단면을 나타낸다. 도 3은 도 2의 분사기(270)를 확대하여 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓(1)은 연료와 산화제를 이용해 추진하는 로켓이다.
도 1을 참조하면, 로켓(1)은 본체(2)와, 산화제 탱크(3)와, 연료 탱크(4)와, 펌프(5)와, 연소기(10)를 포함할 수 있다.
본체(2)는 내부 또는 외부에 로켓(1)의 다른 구성이 배치되며, 이들을 고정 및/또는 지지한다. 본체(2)의 형상은 일반적인 로켓(1)의 외형을 가질 수 있다. 예를 들어, 본체(2)는 길이 방향으로 길게 연장되며 선단이 유선형일 수 있다.
산화제 탱크(3)는 로켓(1)의 내부 일측에 배치되며 산화제를 저장한다. 저장된 산화제는 연소기(10)로 공급된다. 일 실시예로, 산화제는 액체 산소일 수 있다.
연료 탱크(4)는 로켓(1)의 내부 타측에 배치되며 연료를 저장한다. 저장된 연료는 연소기(10)로 공급된다. 일 실시예로, 연료는 극저온 연료의 일종인 액체 수소 또는 액체 메탄일 수 있다.
펌프(5)는 산화제 탱크(3)와 연료 탱크(4)와 연결되며, 산화제와 연료를 가압하여 연소기(10)로 공급한다.
연소기(10)는 로켓(1)의 일측에 배치되어, 추진력을 발생한다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 연소기(10)는 로켓(1)의 후방에 배치되며, 공급받은 연료와 산화제를 연소시켜 이를 고속으로 배출함으로써 추진력을 얻는다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기(10)는 점화 장치 일체형 연소기일 수 있다. 즉, 연소기(10)는 연료와 산화제를 연소시켜 추진력을 발생시키는 연소기 추력실(100)과, 연료와 산화제를 점화하여 점화 화염(ignition flame)을 연소기 추력실(100)의 내부로 공급하며 연료와 산화제를 공급하는 연소기 헤드 조립체(200)가 일체의 부재로 형성된 것일 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기(10)는 연소기 추력실(100)과 연소기 헤드 조립체(200)를 포함할 수 있다.
연소기 추력실(100)은 연소기(10)의 일측에 배치되며, 중심축 Ax1을 가질 수 있다. 연소기 추력실(100)의 일측에는 연소기 헤드 조립체(200)에서 분사되는 연료와 산화제가 유입되는 입구(100a)가 배치되고, 연소기 추력실(100)의 타측에는 연소된 연료 및 산화제가 분사되는 출구(100b)가 배치될 수 있다. 연소기 추력실(100)의 형상 및 크기 등 특별히 한정하지 않으며, 통상의 로켓에 포함되는 연소기 추력실(100)의 형상 및 크기 등을 가질 수 있다.
일 실시예로, 연소기 추력실(100)은 연소기 헤드 조립체(200)에서 공급되는 연료와 산화제를 연소시켜 추진력을 발생시킬 수 있다. 이를 위해, 연소기 추력실(100)은 메인 연소실(110)을 내부에 구비할 수 있다.
일 실시예로, 연소기 추력실(100)은 재생 냉각을 위한 냉각 채널(120)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 연소기 추력실(100)은 이너 월(130)과 아우터 자켓(140)을 포함하며, 냉각 채널(120)은 이너 월(130)의 외주면을 따라 배치될 수 있다. 여기서 아우터 자켓(140)은 이너 월(130)의 외주면에 배치되는 냉각 채널(120)의 상면을 커버할 수 있다.
그리고 연료 탱크(4)와 산화제 탱크(3)에서 공급 및 분기되는 연료와 산화제가 공급되는 유입구(150)가 연소기 추력실(100)의 일측과 타측에 각각 배치될 수 있다. 공급된 연료와 산화제는 메인 연소실(110)에서 일어나는 연소로 인해 고온의 상태에 있는 연소기 추력실(100)보다 상대적으로 저온이기 때문에, 냉각 채널(120)을 따라 유동하면서 연소기 추력실(100)로부터 열을 빼앗는다. 이에 따라, 연료와 산화제의 유동에 의해 연소기 추력실(100)은 냉각되며, 온도가 올라간 연료와 산화제는 고온 상태로 냉각 채널(120)을 빠져나간다. 일 실시예로, 냉각 채널(120)을 빠져나간 연료와 산화제는 각각의 유로를 통해 연소기 헤드 조립체(200)로 유입될 수 있다.
연소기 헤드 조립체(200)는 연소기 추력실(100)의 일측에 배치되며, 유입되는 연료와 산화제를 점화시킨다. 이에 따라 발생하는 점화 화염은 연소기 추력실(100)의 내부로 발산되어, 연소기 추력실(100)의 내부에서 연소가 일어나도록 한다.
일 실시예로, 연소기 헤드 조립체(200)는 헤드(210)와, 제1 매니폴드(221)와, 제2 매니폴드(222)와, 점화 연소실(230)과, 제1 유로(241)와, 제2 유로(242)와, 화염 분사구(250)를 포함할 수 있다.
헤드(210)는 연소기 헤드 조립체(200)의 본체로서, 연소기 헤드 조립체(200)의 다른 부재를 지지 및 고정한다. 헤드(210)의 형상 및 크기는 특별히 한정하지 않으며, 로켓(1)의 용량이나 연소기 추력실(100)의 형상 및 크기에 대응될 수 있다. 일 실시예로, 헤드(210)는 일면, 즉, 산화제와 연료가 분사되는 분사면이 연소기 추력실(100)의 입구(100a)를 지향하도록 배치될 수 있다.
제1 매니폴드(221)는 헤드(210)의 일측에 배치되며, 산화제가 유입될 수 있다. 예를 들어, 제1 매니폴드(221)는 헤드(210)의 내부 공간 일측에 구획되며, 연소기 추력실(100)의 냉각 채널(120)을 따라 유동하는 산화제가 제1 연결로(261)를 통해 유입될 수 있다. 유입된 산화제의 일부는 제1 유로(241)를 통해 점화 연소실(230)로 유입되며, 나머지 일부는 분사기(270)를 통해 연소기 추력실(100)의 내부로 직접 분사될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
제2 매니폴드(222)는 헤드(210)의 타측에 배치되며, 연료가 유입될 수 있다. 예를 들어, 제2 매니폴드(222)는 헤드(210)의 내부 공간 타측에 구획되며, 연소기 추력실(100)의 냉각 채널(120)을 따라 유동하는 연료가 제2 연결로(262)를 통해 유입될 수 있다. 유입된 연료의 일부는 제2 유로(242)를 통해 점화 연소실(230)로 유입되며, 나머지 일부는 분사기(270)를 통해 연소기 추력실(100)의 내부로 직접 분사될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
일 실시예로, 제1 매니폴드(221)와 제2 매니폴드(222)는 격벽(280)에 의해 구획될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 나타낸 바와 같이, 격벽(280)은 헤드(210)의 내부 공간을 가로지르도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 격벽(280)은 점화 연소실(230)의 외벽에서 방사형으로 연장되어, 헤드(210)의 내벽과 연결될 수 있다. 이에 따라, 헤드(210)의 내부 공간이 2개의 분리된 공간으로 구획될 수 있으며, 일측의 공간이 제1 매니폴드(221)가 되고, 타측의 공간이 제2 매니폴드(222)가 될 수 있다.
일 실시예로, 격벽(280)에 의해 구획된 제1 매니폴드(221)는 연소기 추력실(100)로부터 산화제가 유입되는 공간일 수 있다. 또한, 제2 매니폴드(222)는 연소기 추력실(100)로부터 연료가 유입되는 공간일 수 있다.
일 실시예로, 격벽(280)은 점화 연소실(230)의 외벽에서 반경 방향으로 평행하게 연장되는 것이 아니라, 소정의 각도로 기울어져 연장될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 격벽(280)은 제1 유입구(291)의 하부 내측에서 연장되어, 제2 유입구(292)의 상부 내측과 연결될 수 있다.
점화 연소실(230)은 헤드(210)의 내부 공간에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 점화 연소실(230)은 중심축 Ax1과 동축으로 배치되며, 제1 유로(241)로부터 산화제가 공급되고, 제2 유로(242)로부터 연료가 공급된다. 그리고 후술하는 스파크 플러그(300)가 점화 연소실(230)의 내부에 스파크를 발생시키면 점화가 발생한다.
제1 유로(241)는 제1 매니폴드(221)에서 점화 연소실(230)로 산화제를 공급한다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 유로(241)는 헤드(210)의 내벽, 즉, 제1 유입구(291)의 내부에 배치될 수 있다.
제2 유로(242)는 제2 매니폴드(222)에서 점화 연소실(230)로 산화제를 공급한다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제2 유로(242)는 헤드(210)의 내벽, 즉, 제2 유입구(292)의 내부에 배치될 수 있다.
화염 분사구(250)는 점화 연소실(230)에서 발생한 점화 화염을 연소기 추력실(100)의 내부로 분사한다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 화염 분사구(250)는 연소기 추력실(100)의 내부에 배치되는 메인 연소실(110)을 지향하도록 점화 연소실(230)의 일측에 배치된다. 그리고 점화 연소실(230)에서 점화가 일어나면 화염 분사구(250)를 통해 점화 화염이 분사되며, 이에 따라 연소기 추력실(100)의 메인 연소실(110)로 분사된 산화제와 연료가 연소된다.
일 실시예로, 화염 분사구(250)는 중심축 Ax1과 동축으로 배치될 수 있다.
일 실시예로, 연소기 헤드 조립체(200)는 점화 연소실(230)과 연결되는 장착 보어(B)를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 장착 보어(B)는 중심축 Ax1과 동축으로 배치되며, 헤드(210)의 일측에 배치될 수 있다.
일 실시예로, 본 발명에 따른 연소기(10)는 장착 보어(B)에 삽입되는 스파크 플러그(300)를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 스파크 플러그(300)는 일부가 점화 연소실(230)의 내부에 배치되도록 장착 보어(B)에 삽입된다. 스파크 플러그(300)는 점화 연소실(230)의 내부에 스파크를 발생시켜, 점화 연소실(230)의 내부에 있는 연료와 산화제를 점화시킨다. 이에 따라, 발생된 점화 화염이 화염 분사구(250)를 통해 연소기 추력실(100)의 메인 연소실(110)로 분사될 수 있다.
일 실시예로, 스파크 플러그(300)는 연소기 추력실(100) 및 연소기 헤드 조립체(200)와 별개의 부재로서, 연소기 헤드 조립체(200)의 장착 보어(B)를 통해 착탈될 수 있다.
일 실시예로, 연소기 헤드 조립체(200)는 제1 유입구(291)와 제2 유입구(292)를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 유입구(291)는 헤드(210)의 일부로서, 연소기 추력실(100)의 냉각 채널(120)을 통과한 산화제가 유입되도록 제1 연결로(261)와 제1 매니폴드(221)를 연결할 수 있다.
일 실시예로, 제1 유입구(291)는 소정의 두께를 갖는 고리 형상의 부재로서, 제1 유입구(291)의 내부에는 제1 유로(241)가 배치될 수 있다. 제1 유로(241)는 입구부가 제1 매니폴드(221)를 향해 개방되어 있으며, 출구부가 점화 연소실(230)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 유입구(291)를 통해 유입되는 산화제의 일부는 제1 유로(241)를 통해 점화 연소실(230)로 공급될 수 있다.
제2 유입구(292)는 헤드(210)의 일부로서, 연소기 추력실(100)의 냉각 채널(120)을 통과한 산화제가 유입되도록 제2 연결로(262)와 제2 매니폴드(222)를 연결할 수 있다.
일 실시예로, 제2 유입구(292)는 소정의 두께를 갖는 고리 형상의 부재로서, 제2 유입구(292)의 내부에는 제2 유로(242)가 배치될 수 있다. 제2 유로(242)는 입구부가 제2 매니폴드(222)를 향해 개방되어 있으며, 출구부가 점화 연소실(230)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 유입구(292)를 통해 유입되는 산화제의 일부는 제2 유로(242)를 통해 점화 연소실(230)로 공급될 수 있다.
일 실시예로, 연소기 헤드 조립체(200)는 분사기(270)를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 분사기(270)는 헤드(210)의 내부 공간에 배치되며, 격벽(280)을 관통하도록 배치될 수 있다. 또한, 분사기(270)의 일단은 헤드(210)의 내측 하면, 즉, 분사면과 연결되고, 타단은 헤드(210)의 내측 상면과 연결될 수 있다.
일 실시예로, 분사기(270)는 산화제와 연료를 연소기 추력실(100)의 내부로 분사할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 분사기(270)는 산화제가 유입되는 제1 분사홀(271)과, 연료가 유입되는 제2 분사홀(272)을 포함할 수 있다.
제1 분사홀(271)은 분사기(270)의 상부에 복수 개 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 분사홀(271)은 분사기(270)의 외주면을 따라 복수 개가 원주 방향으로 배치될 수 있다. 제1 분사홀(271)은 제1 매니폴드(221)로 유입된 산화제가 유입되는 입구로서, 분사기(270)의 내부에 구비된 제1 분사 유로(273)와 연결된다. 이에 따라, 산화제는 제1 분사 유로(273)를 통해 연소기 추력실(100)의 메인 연소실(110)로 분사될 수 있다.
제2 분사홀(272)은 분사기(270)의 하부에 복수 개 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 분사홀(272)은 분사기(270)의 하단에 외주면을 따라 복수 개가 원주 방향으로 배치될 수 있다. 제2 분사홀(272)은 제2 매니폴드(222)로 유입된 연료가 유입되는 입구로서, 분사기(270)의 내부에 구비된 제2 분사 유로(274)와 연결된다. 이에 따라, 연료는 제2 분사 유로(274)를 통해 연소기 추력실(100)의 메인 연소실(110)로 분사될 수 있다.
일 실시예로, 제1 분사홀(271)과 제2 분사홀(272)은 격벽(280)을 기준으로 대향하도록 배치될 수 있다.
일 실시예로, 제1 분사홀(271)과 제2 분사홀(272)은 격벽(280)을 기준으로 제1 방향(예를 들어, 도 2의 X축 방향)으로 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 분사홀(271)은 격벽(280)보다 상방에 위치하고, 제2 분사홀(272)은 격벽(280)보다 하방에 위치할 수 있다. 또는, 제1 분사홀(271)은 제1 매니폴드(221)에 위치하고, 제2 분사홀(272)은 제2 매니폴드(222)에 위치할 수 있다.
이에 따라, 제1 매니폴드(221)로 유입된 산화제와, 제2 매니폴드(222)로 유입된 연료가 혼합되는 일 없이, 서로 다른 경로(제1 분사홀(271) 및 제1 분사 유로(273)와, 제2 분사홀(272) 및 제2 분사 유로(274))를 따라 연소기 추력실(100)의 메인 연소실(110)로 분사될 수 있다.
일 실시예로, 연소기 헤드 조립체(200)는 연소기 추력실(100)의 외주면 상에 배치되는 제1 연결로(261)를 통해 산화제를 공급받을 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 연결로(261)는 연소기 추력실(100)의 외주면 일측에 배치되며, 냉각 채널(120)을 빠져나온 산화제가 공급되는 유로일 수 있다. 일 실시예로, 산화제는 냉각 채널(120)에서 연소기 추력실(100)과 열교환 후 기체 상태로 제1 연결로(261)를 통해 유동하여 제1 매니폴드(221)로 유입될 수 있다.
일 실시예로, 연소기 헤드 조립체(200)는 연소기 추력실(100)의 외주면 상에 배치되는 제2 연결로(262)를 통해 연료를 공급받을 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제2 연결로(262)는 연소기 추력실(100)의 외주면 일측에 배치되며, 냉각 채널(120)을 빠져나온 연료가 공급되는 유로일 수 있다. 일 실시예로, 연료는 냉각 채널(120)에서 연소기 추력실(100)과 열교환 후 기체 상태로 제2 연결로(262)를 통해 유동하여 제2 매니폴드(222)로 유입될 수 있다.
스파크 플러그(300)는 스파크를 발생시켜 산화제와 연료를 점화한다. 일 실시예로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 스파크 플러그(300)는 연소기 헤드 조립체(200)의 장착 보어(B)에 삽입되어, 점화 연소실(230)의 내부에 스파크를 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 점화 연소실(230)의 내부에 있는 산화제와 연료가 점화되고, 발생한 점화 화염이 화염 분사구(250)를 통해 연소기 추력실(100)의 메인 연소실(110)로 분사된다.
일 실시예로, 본 발명에 따른 점화 장치 일체형 연소기(10)의 연소기 추력실(100)과 연소기 헤드 조립체(200)는 일체로 적층 제조될 수 있다. 예를 들어, 점화 장치 일체형 연소기(10)는 연소기 추력실(100)의 출구(100b)를 적층 베이스면으로 하여, 제1 방향(도 2의 X축 방향)으로 적층되어 일체로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 본 발명에 따른 점화 장치 일체형 연소기(10)의 연소기 추력실(100)과 연소기 헤드 조립체(200)는 3D 프린팅을 통해 일체로 적층 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기(10) 및 이를 포함하는 로켓(1)은 연소기 헤드 조립체(200)와 연소기 추력실(100)을 일체로 구현하여, 구성을 단순하게 하면서도 누설의 위험성을 낮추고, 다중 점화를 용이하게 할 수 있으며, 3D 프린팅을 이용하여 종래의 기계 가공에 비해 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기(10) 및 이를 포함하는 로켓(1)은 3D 프린팅 기술을 이용해 일체로 적층 제조되어, 종래의 기계 가공으로는 구현 불가능한 연소기 헤드 조립체(200)와 일체화된 연소기 추력실(100)을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기(10) 및 이를 포함하는 로켓(1)은 액체 수소와 같은 극저온 연료와, 산화제로서 액체 산소를 이용하는 경우, 연료를 이용한 가스 토치 방식의 점화 장치를 구성할 수 있어, 가스 공급을 위한 별도의 부재를 갖출 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기(10) 및 이를 포함하는 로켓(1)은 스파크 플러그(300)와 전원 공급 장치(미도시)만으로 다중 점화가 가능하다.
이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.
실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
10: 점화 장치 일체형 연소기
100: 연소기 추력실
200: 연소기 헤드 조립체
300: 스파크 플러그

Claims (22)

  1. 연소기 추력실과, 상기 연소기 추력실의 일단에 배치되며 상기 연소기 추력실과 일체로 형성되는 연소기 헤드 조립체를 포함하는 연소기로서,
    상기 연소기 헤드 조립체는
    상기 연소기 추력실의 입구와 연통하는 헤드;
    상기 헤드의 일측에 배치되며, 산화제가 유입되는 제1 매니폴드;
    상기 헤드의 타측에 배치되며, 연료가 유입되는 제2 매니폴드;
    상기 헤드의 내부 공간에 배치되는 점화 연소실;
    상기 제1 매니폴드에서 상기 점화 연소실로 산화제를 공급하는 제1 유로;
    상기 제2 매니폴드에서 상기 점화 연소실로 연료를 공급하는 제2 유로; 및
    상기 연소기 추력실의 내부에 배치되는 메인 연소실을 지향하도록 상기 점화 연소실의 일측에 배치되는 화염 분사구;를 포함하고,
    상기 연소기 헤드 조립체는 상기 연소기 추력실의 내부로 연료 및 산화제를 분사하는 복수 개의 분사기를 포함하고,
    상기 연소기 헤드 조립체로 유입된 산화제는 일부가 상기 제1 유로를 통해 상기 점화 연소실로 유입되며, 나머지 일부가 상기 분사기를 통해 상기 연소기 추력실의 내부로 유입되고,
    상기 연소기 헤드 조립체로 유입된 연료는 일부가 상기 제2 유로를 통해 상기 점화 연소실로 유입되며, 나머지 일부가 상기 분사기를 통해 상기 연소기 추력실의 내부로 유입되는, 로켓 엔진의 점화 장치 일체형 연소기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 연소기 헤드 조립체는 상기 점화 연소실과 연결되도록 상기 헤드에 배치되는 장착 보어를 더 포함하고,
    일부가 상기 점화 연소실의 내부에 배치되도록 상기 장착 보어에 삽입되며, 상기 점화 연소실의 내부에 스파크를 발생시키는 스파크 플러그를 더 포함하는, 로켓 엔진의 일체형 연소기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 연소기 추력실과 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 연소기 추력실의 출구측 단부를 적층 베이스로 하여, 제1 방향으로 적층되어 일체로 형성된, 로켓 엔진의 일체형 연소기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 연소기 헤드 조립체는
    상기 헤드의 일부로서 산화제가 유입되는 제1 유입구; 및
    상기 헤드의 일부로서 연료가 유입되는 제2 유입구를 더 포함하고,
    상기 제1 유로는 상기 제1 유입구의 내부에 배치되어, 상기 제1 유입구로부터 산화제가 유입되고,
    상기 제2 유로는 상기 제2 유입구의 내부에 배치되어, 상기 제2 유입구로부터 연료가 유입되는, 로켓 엔진의 일체형 연소기.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 연소기 헤드 조립체는
    상기 헤드의 내부 공간에 배치되며, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드를 구획하는 격벽을 포함하고,
    상기 복수 개의 분사기는 상기 헤드의 내부 공간에 상기 격벽을 관통하도록 배치되는, 로켓 엔진의 일체형 연소기.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수 개의 분사기는
    산화제가 유입되는 제1 분사홀; 및
    연료가 유입되는 제2 분사홀;를 포함하고,
    상기 제1 분사홀과 상기 제2 분사홀은 상기 격벽을 기준으로 대향하도록 배치되는, 로켓 엔진의 일체형 연소기.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 분사홀은 상기 격벽보다 제1 방향으로 위에 위치하고, 상기 분사기의 일측에 구비되어 상기 연소기 추력실의 내부와 연결되는 제1 분사로와 연결되며, 상기 제1 유입구로부터 산화제가 유입되고,
    상기 제2 분사홀은 상기 격벽보다 제1 방향으로 아래에 위치하고, 상기 분사기의 타측에 구비되어 상기 연소기 추력실의 내부와 연결되는 제2 분사로와 연결되며, 상기 제2 유입구로부터 연료가 유입되는, 로켓 엔진의 일체형 연소기.
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서,
    산화제는 상기 연소기 추력실의 외주면 상에 배치되는 제1 연결로를 따라 상기 제1 매니폴드로 유입되고,
    연료는 상기 연소기 추력실의 외주면 상에 배치되며 상기 제1 연결로와 구분되는 제2 연결로를 따라 상기 제2 매니폴드로 유입되는, 로켓 엔진의 일체형 연소기.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 연결로를 따라 상기 제1 매니폴드로 유입되는 산화제는 상기 연소기 추력실과 열교환하여 기체 상태로 유입되고,
    상기 제2 연결로를 따라 상기 제2 매니폴드로 유입되는 연료는 상기 연소기 추력실과 열교환하여 기체 상태로 유입되는, 로켓 엔진의 일체형 연소기.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 연료는 극저온 연료(cryogenic propellant)로서 메탄 또는 수소이고,
    상기 산화제는 액체 산소이고,
    상기 연소기 헤드 조립체는 외부로부터 별도의 점화 가스를 공급받지 않는, 로켓 엔진의 일체형 연소기.
  12. 연료를 저장하는 연료 탱크와, 산화제를 저장하는 산화제 탱크와, 상기 연료 탱크 및 상기 산화제 탱크로부터 연료 및 산화제를 공급받아 추력을 발생하는 로켓 엔진과, 상기 로켓 엔진을 점화하는 연소 장치 일체형 연소기 헤드 조립체를 포함하는 로켓으로서,
    상기 일체형 연소기 헤드 조립체는 연소기 추력실과, 상기 연소기 추력실의 일단에 배치되며 상기 연소기 추력실과 일체로 형성되는 연소기 헤드 조립체를 포함하고,
    상기 연소기 헤드 조립체는
    상기 연소기 추력실의 입구와 연통하는 헤드;
    상기 헤드의 일측에 배치되며, 산화제가 유입되는 제1 매니폴드;
    상기 헤드의 타측에 배치되며, 연료가 유입되는 제2 매니폴드;
    상기 헤드의 내부 공간에 배치되는 점화 연소실;
    상기 제1 매니폴드에서 상기 점화 연소실로 산화제를 공급하는 제1 유로;
    상기 제2 매니폴드에서 상기 점화 연소실로 연료를 공급하는 제2 유로; 및
    상기 연소기 추력실의 내부에 배치되는 메인 연소실을 지향하도록 상기 점화 연소실의 일측에 배치되는 화염 분사구;를 포함하고,
    상기 연소기 헤드 조립체는 상기 연소기 추력실의 내부로 연료 및 산화제를 분사하는 복수 개의 분사기를 포함하고,
    상기 연소기 헤드 조립체로 유입된 산화제는 일부가 상기 제1 유로를 통해 상기 점화 연소실로 유입되며, 나머지 일부가 상기 분사기를 통해 상기 연소기 추력실의 내부로 유입되고,
    상기 연소기 헤드 조립체로 유입된 연료는 일부가 상기 제2 유로를 통해 상기 점화 연소실로 유입되며, 나머지 일부가 상기 분사기를 통해 상기 연소기 추력실의 내부로 유입되는, 로켓.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 연소기 헤드 조립체는 상기 점화 연소실과 연결되도록 상기 헤드에 배치되는 장착 보어를 더 포함하고,
    일부가 상기 점화 연소실의 내부에 배치되도록 상기 장착 보어에 삽입되며, 상기 점화 연소실의 내부에 스파크를 발생시키는 스파크 플러그를 더 포함하는, 로켓.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 연소기 추력실과 상기 연소기 헤드 조립체는 상기 연소기 추력실의 출구측 단부를 적층 베이스로 하여, 제1 방향으로 적층되어 일체로 형성된, 로켓.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 연소기 헤드 조립체는
    상기 헤드의 일부로서 산화제가 유입되는 제1 유입구; 및
    상기 헤드의 일부로서 연료가 유입되는 제2 유입구를 더 포함하고,
    상기 제1 유로는 상기 제1 유입구의 내부에 배치되어, 상기 제1 유입구로부터 산화제가 유입되고,
    상기 제2 유로는 상기 제2 유입구의 내부에 배치되어, 상기 제2 유입구로부터 연료가 유입되는, 로켓.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 연소기 헤드 조립체는
    상기 헤드의 내부 공간에 배치되며, 상기 제1 매니폴드와 상기 제2 매니폴드를 구획하는 격벽을 포함하고,
    상기 복수 개의 분사기는 상기 헤드의 내부 공간에 상기 격벽을 관통하도록 배치되는, 로켓.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 복수 개의 분사기는
    산화제가 유입되는 제1 분사홀; 및
    연료가 유입되는 제2 분사홀;를 포함하고,
    상기 제1 분사홀과 상기 제2 분사홀은 상기 격벽을 기준으로 대향하도록 배치되는, 로켓.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 분사홀은 상기 격벽보다 제1 방향으로 위에 위치하고, 상기 분사기의 일측에 구비되어 상기 연소기 추력실의 내부와 연결되는 제1 분사로와 연결되며, 상기 제1 유입구로부터 산화제가 유입되고,
    상기 제2 분사홀은 상기 격벽보다 제1 방향으로 아래에 위치하고, 상기 분사기의 타측에 구비되어 상기 연소기 추력실의 내부와 연결되는 제2 분사로와 연결되며, 상기 제2 유입구로부터 연료가 유입되는, 로켓.
  19. 삭제
  20. 제12 항에 있어서,
    산화제는 상기 연소기 추력실의 외주면 상에 배치되는 제1 연결로를 따라 상기 제1 매니폴드로 유입되고,
    연료는 상기 연소기 추력실의 외주면 상에 배치되며 상기 제1 연결로와 구분되는 제2 연결로를 따라 상기 제2 매니폴드로 유입되는, 로켓.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 연결로를 따라 상기 제1 매니폴드로 유입되는 산화제는 상기 연소기 추력실과 열교환하여 기체 상태로 유입되고,
    상기 제2 연결로를 따라 상기 제2 매니폴드로 유입되는 연료는 상기 연소기 추력실과 열교환하여 기체 상태로 유입되는, 로켓.
  22. 제12 항에 있어서,
    상기 연료는 극저온 연료로서 메탄 또는 수소이고,
    상기 산화제는 액체 산소이고,
    상기 일체형 연소기 헤드 조립체는 외부로부터 별도의 점화 가스를 공급받지 않는, 연소 장치 일체형 연소기 헤드 조립체를 포함하는 로켓.
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