KR20180090981A - 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치 - Google Patents

가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180090981A
KR20180090981A KR1020187004809A KR20187004809A KR20180090981A KR 20180090981 A KR20180090981 A KR 20180090981A KR 1020187004809 A KR1020187004809 A KR 1020187004809A KR 20187004809 A KR20187004809 A KR 20187004809A KR 20180090981 A KR20180090981 A KR 20180090981A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plunger
section
nozzle
proximal portion
thruster
Prior art date
Application number
KR1020187004809A
Other languages
English (en)
Inventor
파스칼 코베
장-미셸 라리외
Original Assignee
아리안그룹 에스아에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아리안그룹 에스아에스 filed Critical 아리안그룹 에스아에스
Publication of KR20180090981A publication Critical patent/KR20180090981A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/80Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control
    • F02K9/86Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control using nozzle throats of adjustable cross- section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/80Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control
    • F02K9/805Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control servo-mechanisms or control devices therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/10Stators
    • F05D2240/12Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05D2240/128Nozzles
    • F05D2240/1281Plug nozzles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/40Movement of components
    • F05D2250/41Movement of components with one degree of freedom
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/70Shape
    • F05D2250/71Shape curved
    • F05D2250/712Shape curved concave
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/30Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/36Retaining components in desired mutual position by a form fit connection, e.g. by interlocking
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/01Purpose of the control system
    • F05D2270/05Purpose of the control system to affect the output of the engine
    • F05D2270/051Thrust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/303Temperature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)

Abstract

노즐의 쓰로트(121)의 상류에서 상기 노즐(120) 내에 위치되도록 의도되는, 가스 방출 섹션(130)을 조정하기 위한 장치는, 플런저(140)를 포함한다. 상기 플런저(140)는 제어 가이드(134)에 연결된 근위부(142) 및 회전체의 형태인 원위부(143)를 포함하며, 상기 플런저(140)는 수축 위치와 연장 위치 사이에서 이동 가능하다. 상기 플런저(140)는, 원위부(143)에서, 오목 형상의 제1 섹션(1431) 및 상기 제1 섹션의 하류에 위치된 오목 형상의 제2 섹션(1432)을 갖는다.

Description

가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치
본 발명은, 반작용에 의한 또는 가스 방출에 의한 추진의 원리를 이용함으로써, 미사일, 발사장치, 또는 위성과 같은 운반수단을 구동하기 위한 추력을 전달하는 쓰러스터(thrusters) 또는 로켓 엔진의 일반적인 분야에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 고체 추진제 쓰러스터에 장착되는 노즐에 관한 것이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
고체 추진제 쓰러스터는 주로 추진제 블록, 점화장치, 및 비-가변 발산 노즐을 둘러싸는 케이싱으로 구성된다. 추진제 블록은 쓰러스터의 축선 상에 위치되는 채널에 의해 관통되며, 이 채널은 연소실로서 기능한다. 점화 장치는 케이싱의 일단부에서 추진제를 점화시키도록 기능하며, 추진제의 연소는 쓰러스터의 전방에서 후방을 향하여 전파된다. 추진제는 사전에 규정된 속도로 연소하여, 노즐을 경유하여 배출되는 연소 가스를 생성한다.
노즐의 쓰로트 섹션(throat section)은, 기대 추력(expected thrust)을 발생시키면서, 연소실 내측의 소망하는 압력을 유지하는 방식으로 추진제 블록의 연소를 조절하도록 기능한다. 또한, 추력을 단일 속도(single rate)로 전달하는 쓰러스터에 대하여, 노즐의 쓰로트 섹션은 비 가변적이며 소망하는 추력 수준의 함수로서 사전 결정된다.
그럼에도 불구하고, 단일 쓰로트 섹션을 사용하는 것은 2개의 작동 속도, 즉, 하나는 일반적으로 높은 속도(가속)로 작동할 때이고 또 하나는 보다 낮은 속도(크루징)로, 또는 쓰러스터가 다양한 고도에서 비행하도록 하기 위하여 작동할 때인, 2개의 작동 속도를 가진 쓰러스터에는 적합하지 않다.
이러한 단점을 완화시키기 위해서, 하나의 공지된 해결책은 발사기에 2개의 별개의 쓰러스터를 제공하는 것으로서, 하나는 가속 또는 "부스트" 단계를 위한 것이고, 다른 하나는 순항 단계를 위한 것이다. 그럼에도 불구하고, 이러한 솔루션은 발사장치의 비용을 상당히 증가시키는 단점을 갖는다.
또한 가변적인 쓰로트 섹션을 갖는 노즐을 제공하는 것이 알려져 있다. 실제로는, 병진적으로 이동 가능한 플런저가 노즐 내측에 내장된다. 연소 가스의 유동에 있어서 플런저의 위치는 노즐을 떠나는 가스에 대한 유동 섹션을 결정하고, 따라서 가스의 방출 섹션을 쓰러스터의 작동 속도로 조절하도록 기능한다.
그럼에도 불구하고, 플런저의 사용은 저렴하고 단일 노즐에서 복수의 작동 속도를 얻을 수 있는 해결책을 제공하긴 하지만, 추력 효율은 이들 다양한 작동 속도에 대하여 최적화되지 않는다.
결과적으로, 본 발명의 목적은 다양한 작동 속도에 대하여 추력 효율을 최적화하면서 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 저렴한 해결책을 제안하는 것이다.
이 목적을 위해, 본 발명에 따르면, 노즐의 쓰로트로부터 상류에서 상기 노즐 내에 위치되는, 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 조정 장치로서, 상기 조정 장치는 제어 가이드에 연결되는 근위부 및 회전체 형태의 원위부를 가지는 플런저를 포함하며, 상기 플런저는 수축 위치와 연장 위치 사이에서 이동 가능한 조정 장치에 있어서,
- 상기 플런저는, 원위부에서, 오목 형상의 제1 섹션 및 상기 제1 섹션으로부터 하류에 위치된 오목 형상의 제2 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 장치가 제공된다.
가스 분사 섹션을 조정하기 위한 본 발명의 장치의 플런저는 노즐 쓰로트에 대한 플런저의 위치에 따라 효율을 최적화하도록 기능하는 원위부 내의 2개의 프로파일을 제공한다. 구체적으로, 플런저가 수축 위치에 있는지 또는 연장 위치에 있는지 관계없이, 항상 노즐 쓰로트에 오목 형상의 섹션을 제공함으로써, 노즐에 의해 방출된 가스에 대한 팽창 램프(expansion ramp)로서 작용한다. 따라서 추력 효율은 노즐 쓰로트에 대한 플런저의 위치에 의해 결정되는 다양한 작동 속도에 대하여 최적화된다.
본 발명의 제1 특징에 따르면, 상기 제2 섹션은 상기 제1 섹션의 직경보다 작은 직경을 갖는다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 제어 가이드는 상기 플런저의 상기 근위부가 존재하는 내부 하우징을 포함하며, 상기 플런저의 상기 근위부는 상기 플런저의 상기 근위부가 상기 내부 하우징의 상류 부분에 존재하는 제1 위치와 상기 근위부가 상기 내부 하우징의 하류 부분에 존재하는 제2 위치와의 사이에서 상기 제어 가이드의 상기 내부 하우징 내에서 슬라이딩하기에 적합하며, 상기 플런저의 상기 근위부는 열의 영향 하에서 또는 소정의 기계적인 힘의 영향 하에서 파괴되기에 적합한 적어도 하나의 유지 요소에 의해 상기 제1 위치에 유지된다.
가스 방출 섹션을 조정하기 위한 본 발명의 장치는 노즐에 대한 두 가지의 작동 모드, 상세하게는 부분적 차단 부재가 노즐의 쓰로트로부터 축선방향으로 수축 설정(set back)되는 높은 속도(high rate)에서의 제1 작동 모드와, 쓰로트를 부분적으로 차단하기 위한 부재가 상대적으로 더욱 축선방향으로 연장되는 보다 낮은 속도에서의 제2 작동 모드를 규정할 수 있는 간단하고 저렴하며 소형인 솔루션을 제안한다. 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로의 전환은 유지 요소(들)를(을) 파괴함으로써 달성된다. 플런저 및 플런저 가이드와 결합된 하나 이상의 파단 가능한(breakable) 또는 가융성(fusible) 유지 요소의 사용은, 가변적인 쓰로트 섹션의 노즐을 제공하기 위한 저렴하고, 간단하며, 신뢰성 있는 구조를 규정할 수 있도록 하며, 쓰러스터의 무게 또는 크기를 많이 증가시키지도 않는다.
또한, 가스 방출 시스템을 조정하기 위한 본 발명의 장치는 2개의 별개의 쓰러스터(가속 또는 "부스트" 단계를 위한 하나의 쓰러스터 및 순항 단계를 위한 또 다른 쓰러스터)를 사용하는 것을 회피할 수 있도록 하며, 결과적으로 양쪽 모두의 작동 속도를 제공할 수 있는 저비용의 추진 시스템을 제안할 수 있도록 한다.
가스 방출 섹션을 조정하기 위한 본 발명의 장치의 측면에 따르면, 상기 유지 요소(들)는(은) 소정의 온도에서 파괴되기에 적합한 재료로 만들어진다.
또 다른 측면에 있어서, 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 본 발명의 장치는, 내부 하우징의 상류 단부와 플런저의 근위부의 단부와의 사이에 가스를 도입하기에 적합해서, 유지 요소(들)를(을) 파괴시키고 플런저의 상류 단부를 내부 하우징의 하류 부분을 향하여 슬라이딩시킬 수 있는 적어도 하나의 가스 발생기를 포함한다.
또한 본 발명은, 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 본 발명의 조정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 노즐 쓰로트를 갖는 가변 쓰로트 섹션의 노즐을 제공하며, 상기 조정 장치는 상기 노즐 쓰로트로부터 상류에서 노즐 내에 위치된다.
본 발명의 노즐의 특정한 특징에 따르면, 노즐은 에어로스파이크(aerospike) 타입, 즉 발산부 없이 작동하는 노즐이며, 그에 따라 쓰러스터의 비용, 중량, 및 전체 크기를 동시에 감소시키는 한편, 작동 고도에 관계없이, 운반수단의 추력도 최적화시킬 수 있다.
또한 본 발명은, 본 발명의 가변 쓰로트 섹션 노즐을 포함하는 쓰러스터를 제공한다.
본 발명의 쓰러스터의 특정한 특징에 따르면, 상기 쓰러스터는 추진제 충전물을 수용하는 케이싱을 포함하며, 가변 쓰로트 섹션의 노즐은 익스텐더에 의해 또는 힌지식 연결에 의해 상기 케이싱의 후방 단부에 연결된다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은, 특징을 한정하고자 하는 것이 아닌 실시형태들을 나타내는, 첨부된 도면을 참조하여 이루어진 이하의 설명으로부터 명백해진다. 도면에 있어서:
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치를 포함하는 에어로스파이크 노즐(aerospike nozzle)이 장착된 쓰러스터를 도시하는, 부분적으로 절취된 사시도 형식의 개략도; 그리고
도 2a 및 2b는 도 1a 및 1b의 노즐의 개략적인 종단면도이다.
가스 분사 섹션을 조정하기 위한 본 발명의 장치는 임의의 타입의 노즐, 특히 노즐들이 발산부(diverging portion)를 포함하는지 여부와 관계없이, 노즐과 함께 사용될 수 있다.
도 1a는 고체 추진제(112)의 블록이 수용되는, 연소실(111)을 둘러싸는 원통형 케이싱(110)을 포함하는 쓰러스터(100)의 후방 부분을 개략적으로 그리고 종단면으로 도시한다. 챔버(111)는 "에어로스파이크(aerospike)" 타입 노즐(120)의 상류에서 케이싱(110)의 후방 단부(110a)를 통하여 개방된다. 여기에서 "에어로스파이크" 라는 용어는 실질적으로 발산부를 가지지 않는 노즐을 의미하며 그 쓰로트(throat)를 통하여 모습을 드러낼 수 있는 오목한 프로파일의 플런저를 포함한다. 현재 설명되는 실시형태에 있어서, 노즐(128)은 익스텐더(extender)(113)를 경유하여 후방 단부(110a)에 연결된다. 그렇지만, 본 발명의 쓰러스터의 변형된 실시형태에 있어서, 노즐(120)은 쓰러스터 케이싱의 후방 단부에 직접, 즉 익스텐더(113) 없이, 연결될 수 있다. 본 발명의 쓰러스터의 또 다른 변형된 실시형태에 있어서, 노즐이 쓰러스터 케이싱의 축선에 대해 여러 방향으로 조종될 수 있도록, 노즐은 힌지식 연결부, 예를 들어 볼 조인트와 같은 연결부를 경유하여 쓰러스터 케이싱의 후방 단부에 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치(130)는, 노즐(120) (도 1b)의 노즐(120) 내측에 배열된다. 현재 설명되는 실시예에 있어서, 조정 장치(130)는 노즐(120)의 내측벽에 고정되는 2개의 아암(131 및 132)에 의해 제 위치에 유지된다. 아암(131 및 132)은 서로에 대하여 180도로 배열되고, 나머지 주변 공간은 연소실(111)로부터의 가스가 노즐 쓰로트(121)를 향하여 유동하는 것을 허용하도록 자유롭게 남아있다.
가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치(130)는 근위부(142)와 원위부(143) 사이에서 연장되는 로드(141)를 포함하는 플런저(140)를 포함하며, 상기 원위부(143)는 노즐 쓰로트(121)를 부분적으로 차단하기 위한 부재를 형성하도록 감소하는 직경을 갖는다. 또한 조정 장치(130)는 플런저(140)의 근위부(142)가 존재하는 내부 하우징(1341)을 규정하는 벽부(1342)를 포함하는 제어 가이드(134)를 포함한다. 또한 플런저 가이드(134)는 플런저의 로드(141)를 지지하고 그 움직임을 안내하는 통로(1343)를 포함한다.
본 발명에 따라 그리고 도 1b에 도시된 바와 같이, 플런저(140)의 원위부(143)는 회전체(body of revolution)의 형태이며 연속적으로: 팽출부(bulging portion)(1430); 팽출부로부터 하류에 위치된 제1 섹션(1431); 및 제1 섹션으로부터 하류에 위치된 제2 섹션(1432)을 포함한다. 제1 섹션(1431)은 팽출부(1430)와 제2 섹션(1432) 사이에 오목표면(1431a)을 제공한다. 또한 제2 섹션(1432)은 플런저의 자유단부(144)와 제1 섹션(1431) 사이에 오목표면(1432a)을 제공한다. 제2 섹션(1432)은 제1 섹션(1431)의 직경보다 작은 직경을 제공한다. 제1 섹션 및 제2 섹션(1431 및 1432)의 직경은 각각의 섹션에 오목한 형상을 부여하도록 상류에서 하류로 감소하며, "제2 섹션의 직경이 제1 섹션의 직경보다 작다"는 용어는, 전체 오목표면(1432a)에 걸쳐서, 제2 섹션(1432)이 제1 섹션(1431)의 최소 직경보다 작은 직경을 제공한다는 것을 의미한다.
플런저(140)는 도 2a에 도시된 수축 위치와 도 2b에 도시된 연장 위치 사이에서 이동 가능하다. "가속" 단계라 불리는 쓰러스터 비행의 제1 단계 동안, 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치(130)는 도 2a에 도시된 구성에서 찾아지게 될 것이며, 이 구성에서 플런저(140)는 수축 위치에 있다. 수축 위치에서, 제2 섹션(1432)은 노즐 쓰로트(121)를 대면하여 위치된다. 노즐 쓰로트(121)에서의 제2 섹션(1432)의 오목표면(1432a)의 존재는 노즐에 의해 방출되는 가스의 팽창 팬(expansion fan)(150)을 생성하도록 기능한다. 팽창 팬이 쓰로트(121)로부터의 출구에, 그리고 결과적으로 노즐(120)로부터의 출구에 나타나기 때문에, 추력 효율은 노즐의 이러한 작동 속도에 대하여 최적화된다.
"가속" 단계라 불리는 쓰러스터 비행의 제1 단계 동안, 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치(130)는 도 2a에 도시된 구성에서 찾아지게 될 것이며, 이 구성에서 플런저(140)는 수축 위치에 있다. 수축 위치에서, 제2 섹션(1432)은 노즐 쓰로트(121)를 대면하여 위치된다. 노즐 쓰로트(121)에서의 제2 섹션(1432)의 오목표면(1432a)의 존재는 노즐에 의해 방출되는 가스의 제1 팽창 팬(150)을 생성하도록 기능한다. 팽창 팬이 쓰로트(121)로부터의 출구에, 그리고 결과적으로 노즐(120)로부터의 출구에 나타나기 때문에, 추력 효율은 노즐의 이러한 작동 속도에 대하여 최적화된다.
"순항" 단계라 불리는 쓰러스터 비행의 제2 단계 동안, 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치(130)는 도 2b에 도시된 구성에서 찾아지게 될 것이며, 이 구성에서 플런저(140)는 연장 위치에 있다. 연장 위치에서, 제1 섹션(1431)은 노즐 쓰로트(121)를 대면하여 위치된다. 노즐 쓰로트(121)에서 제1 섹션(1431)의 오목표면(1431a)의 존재는 노즐에 의해 방출되는 가스의 제2 팽창 팬(160)을 생성하도록 기능한다. 팽창 팬이 쓰로트(121)로부터의 출구에, 그리고 결과적으로 노즐(120)로부터의 출구에 나타나기 때문에, 추력 효율은 노즐의 이러한 작동 속도에 대하여 최적화된다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 플런저(140)의 근위부(142)는, 플런저(140)의 전술한 수축 위치에 상응하는 제1 위치와, 플런저(140)의 연장 위치에 상응하는 제2 위치와의 사이에서 제어 가이드(134)의 내부 하우징(1341) 내에서 슬리이딩될 수 있으며, 수축 위치에서 플런저(140)의 근위부(142)는 내부 하우징(1341)의 상류 부분(1341a)에 제공(도 2a)되고, 연장 위치에서 근위부(142)는 내부 하우징(1341)의 하류 부분(1341b)에 제공(도 2b)된다.
현재 설명되는 실시형태에 있어서, 플런저(140)의 근위부(142)는 플런저의 근위부(142) 및 플런저 가이드(134)의 벽부(1342) 양쪽 모두를 통과하는 유지 요소, 특히 핀(135)에 의해 제1 위치에 유지된다. 현재 설명되는 실시형태에 있어서, 핀(135)은 정해진 온도에서 용융 또는 연화됨으로써 항복(giving way)하기에 적합한 재료로 만들어진다. 예를 들면 다음과 같다:
- 대략 섭씨 85도로 정해진 플런저-해제 온도에 대하여, 핀(135)은 특히 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)으로 만들어질 수 있고;
- 대략 섭씨 400도로 정해진 플런저-해제 온도에 대하여, 핀(135)은 특히 알루미늄으로 만들어질 수 있고;
- 섭씨 800도보다 높은 것으로 정해진 플런저-해제 온도에 대하여, 핀(135)은 특히 형상 기억을 갖는 금속 합금으로 만들어질 수 있다.
형상 기억을 갖는 합금은 본 발명의 장치의 유지 요소(들)를(을) 제조하기 위한 일반적인 방식으로 사용될 수 있으며, 그 조성물은 의도되는 플런저-해제 온도의 함수로서 정해진다.
"가속" 단계라 불리는 쓰러스터 비행의 제1 단계 동안, 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치(130)는 도 2a에 도시된 구성에서 찾아지게 될 것이다. 이러한 비행의 제1 단계 동안, 노즐(120) 내에서 유동하는 연소 가스는 핀(135)에 열을 전달한다. 일단 핀(135)의 파괴 온도(용융 또는 연화 온도)에 도달하면, 핀은 그 기계적 온전함(integrity)을 잃고 더 이상 플런저(140)의 근위부(142)에 대한 유지 요소로서 작용하지 않으며, 노즐에서 발생된 가압력으로부터의 흡입력의 영향 하에서, 병진적으로 도 2b에 도시된 위치로 이동한다. 그 후, 핀(135)의 제1 부분(135a)은 플런저의 근위부(142)에 남아있는 반면, 제2 부분(135b)은 플런저 가이드의 벽부(1342)에 남아있다.
현재 설명되는 실시형태에 있어서, 내부 하우징(1341)의 상류 부분(1341a)은 가스로부터 핀으로의 열전달을 지연시키도록 기능하는, 그리고 결과적으로 핀이 깨지는 순간을 지연시키도록 기능하는 열 전도성을 갖는 재료로 만들어지는 플러그(1344)에 의해 폐쇄된다. 특히, 플러그는, 탄소 섬유로 만들어지고 열분해 탄소 매트릭스에 의해 치밀화된 강화 텍스쳐를 포함하는 탄소/탄소 (C/C) 복합 재료나, 적어도 부분적으로 세라믹인 매트릭스에 의해 치밀화된 내열성 섬유(refractory fibers) (탄소 또는 세라믹 섬유)로 만들어진 강화 텍스쳐를 포함하는 저밀도 세라믹 매트릭스 복합(CMC) 재료나, 또는 유기 매트릭스(수지)에 의해 치밀화된 내열성 섬유(탄소 또는 세라믹 섬유)로 만들어진 보강 텍스쳐를 포함하는 유기 매트릭스 복합(OMC) 재료로 만들어질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 조정 장치는 내부 하우징(1341)의 상류 부분(1341a)을 폐쇄하지 않고 사용될 수도 있다.
다른 실시형태에 있어서, 플런저의 근위부 및 플런저 가이드의 벽부 양쪽 모두를 통과하는 핀은, 열의 영향 하에서 항복하지 않지만, 상류측 단부에 가해지는 기계적 힘의 결과로서 항복한다. 또한 그러한 상황 하에서, 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치는, 예를 들어 연소실과 같이, 연소 가스의 일부가 빠져나가게(taken off) 될 수 있는 쓰러스터의 부분 내로 개방되는 덕트에 연결되는 조정 장치 즉 밸브의 아암들 중 하나 내에 수용되는 가스 발생기 예컨대 불꽃 카트리지(pyrotechnic cartridge)를 갖는다.
가스 발생기는 플런저의 근위부의 단부와 상기 내부 하우징의 단부와의 사이에서 내부 하우징의 상류 부분 내로 가압 하의 가스를 보내기에 적합해서, 핀을 파괴하여 내부 하우징의 하류 부분을 향하여 플런저의 상류 단부가 미끌어지도록 야기시킨다. 그러한 상황 하에서, 핀은 적용되는(applied) 가스에 의해 가해지는 가압력 하에서 파괴되는 방식으로 설계된다. 핀은 특히 알루미늄 또는 강철로 만들어질 수 있다.
전술한 실시형태에 있어서, 유지 요소는 핀으로 구성된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에서 유지 요소가 만들어지는 방식은 핀에 한정되지 않으며, 다른 형태 및/또는 구조를 제공할 수 있다. 변형 실시형태에 있어서, 플런저는 유지 요소를 형성하는 근위부에 돌출부를 포함할 수 있다. 그러한 상황 하에서, 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치의 플런저 가이드의 내부 하우징은, 그 돌출부와 함께 플런저의 근위부를 수용하기에 적합한 상류 부분과, 접합부를 규정하도록 상류 부분의 치수보다 작은 치수를 나타내는 하류 부분을 포함한다. 따라서, 비행의 제1 단계 동안, 플런저는 수축 위치에 유지된다. 일단 비행의 제1 단계가 종결되면, 전술한 바와 같이, 플런저가 연장 위치로 병진적으로 이동할 수 있도록, 열에 의해 또는 전술한 바와 같은 가압력에 의해 돌출부가 파괴된다.
가스 방출 섹션을 조정하기 위한 본 발명의 장치는 고체 추진(고체 추진제), 액체(액체 추진제), 또는 하이브리드(고체 및 액체 추진제 양쪽 모두)인 추진을 이용하는 쓰러스터, 로켓 엔진, 또는 발사장치에 사용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 노즐(120)의 쓰로트(121)로부터 상류에서 상기 노즐 내에 위치되는, 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 조정 장치(130)로서, 상기 조정 장치는 제어 가이드(134)에 연결되는 근위부(142) 및 회전체 형태의 원위부(143)를 가지는 플런저(140)를 포함하며, 상기 플런저(140)는 수축 위치와 연장 위치 사이에서 이동 가능한 조정 장치에 있어서,
    상기 플런저(140)는, 원위부(143)에서, 오목 형상의 제1 섹션(1431) 및 상기 제1 섹션으로부터 하류에 위치된 오목 형상의 제2 섹션(1432)을 제공하는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 섹션은 상기 제1 섹션의 직경보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제어 가이드(134)는 상기 플런저(140)의 상기 근위부(142)가 존재하는 내부 하우징(1341)을 포함하며, 상기 플런저의 상기 근위부(142)는 상기 플런저의 상기 근위부가 상기 내부 하우징(1341)의 상류 부분(1341a)에 존재하는 제1 위치와 상기 근위부가 상기 내부 하우징(1341)의 하류 부분(1341b)에 존재하는 제2 위치와의 사이에서 상기 제어 가이드(132)의 상기 내부 하우징(1341) 내에서 슬라이딩할 수 있으며, 상기 플런저(140)의 상기 근위부(142)는 열의 영향 하에서 또는 소정의 기계적인 힘의 영향 하에서 파괴될 수 있는 적어도 하나의 유지 요소(135)에 의해 상기 제1 위치에 유지되는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 유지 요소(들)(135)는(은) 소정의 온도에서 파괴될 수 있는 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조정 장치는, 상기 내부 하우징(1341)의 상류 단부와 상기 플런저(140)의 근위부(142)의 단부와의 사이에 가스를 도입시켜, 상기 유지 요소(들)(135)를(을) 파괴시키고 상기 플런저(140)의 상기 상류 단부를 상기 내부 하우징(1341)의 하류 부분(1341b)을 향하여 슬라이딩시킬 수 있는 적어도 하나의 가스 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 조정 장치(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 노즐 쓰로트(121)를 포함하는 가변 쓰로트 섹션의 노즐(120).
  7. 청구항 6에 있어서,
    에어로스파이크(aerospike) 타입인 것을 특징으로 하는 노즐.
  8. 청구항 7에 따른 가변 쓰로트 섹션의 노즐을 포함하는 쓰러스터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 쓰러스터는 추진제 충전물(112)을 수용하는 케이싱(110)을 포함하며, 상기 가변 쓰로트 섹션의 노즐(120)은 익스텐더(113)에 의해 또는 힌지식 연결에 의해 상기 케이싱(110)의 후방 단부(110a)에 연결되는 것을 특징으로 하는 쓰러스터(100).
KR1020187004809A 2015-07-17 2016-07-15 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치 KR20180090981A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1501529A FR3038936B1 (fr) 2015-07-17 2015-07-17 Dispositif de modulation de section d'ejection de gaz
FR1501529 2015-07-17
PCT/FR2016/051823 WO2017013341A1 (fr) 2015-07-17 2016-07-15 Dispositif de modulation de section d'éjection de gaz

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180090981A true KR20180090981A (ko) 2018-08-14

Family

ID=54848608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187004809A KR20180090981A (ko) 2015-07-17 2016-07-15 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10570856B2 (ko)
EP (1) EP3325795B1 (ko)
KR (1) KR20180090981A (ko)
FR (1) FR3038936B1 (ko)
WO (1) WO2017013341A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115387934B (zh) * 2022-09-14 2024-05-28 北京中科宇航技术有限公司 一种固体火箭发动机及其喉部调节装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3567942A (en) * 1967-04-27 1971-03-02 Industrial Nucleonics Corp Nucleonic measuring apparatus with automatic fire safety radiation source shutter closing and locking means controlled by a fusible element which melts at high temperatures
FR2780449B1 (fr) * 1998-06-29 2002-03-29 Snecma Dispositif compact de poussee optimale et modulable pour le pilotage d'engins aerospatiaux
US6629416B1 (en) * 2002-04-25 2003-10-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Afterburning aerospike rocket nozzle
FR2933745B1 (fr) * 2008-07-11 2011-07-01 Snecma Moteur-fusee a propergol liquide avec obturateur de chambre propulsive.
US20130298523A1 (en) * 2009-02-12 2013-11-14 Joseph D. Sims Constant pressure aerospike thruster
FR3002981B1 (fr) * 2013-03-07 2016-07-15 Herakles Pointeau mobile pour tuyere a section de col variable de propulseur d'engin aerospatial et tuyere equipee d'un tel pointeau.
FR3030634B1 (fr) * 2014-12-17 2021-09-24 Herakles Dispositif de modulation de section d'ejection de gaz

Also Published As

Publication number Publication date
EP3325795B1 (fr) 2020-12-30
FR3038936B1 (fr) 2020-02-07
WO2017013341A1 (fr) 2017-01-26
EP3325795A1 (fr) 2018-05-30
US10570856B2 (en) 2020-02-25
US20180202393A1 (en) 2018-07-19
FR3038936A1 (fr) 2017-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6536350B2 (en) Stagnation pressure activated fuel release mechanism for hypersonic projectiles
EP0683376B1 (en) Airbreathing propulsion assisted gun-launched projectiles
JP6454285B2 (ja) 可動ニードルが設けられる宇宙船スラスタ用の可変ネック部を有するノズル
KR101192203B1 (ko) 추진기관 및 이를 구비하는 로켓
RU2312999C1 (ru) Ракетный двигатель на твердом топливе
US6058846A (en) Rocket and ramjet powered hypersonic stealth missile having alterable radar cross section
KR20180090981A (ko) 가스 방출 섹션을 조정하기 위한 장치
US10690090B2 (en) Device for modulating a gas ejection section
EP3098427B1 (en) Combustor, jet engine, flying body, and operation method of jet engine
KR102028673B1 (ko) 추진기관의 추력 조절 장치
CN101113882A (zh) 一种降低弹体激波阻力的弹体结构及方法
KR20210019189A (ko) 램제트 기관을 구비하는 발사체
JP5829278B2 (ja) 飛行機械、特にミサイル用の推進システム
JPS63287698A (ja) 多段ロケット
JP6285967B2 (ja) ガス噴射セクションを調整する装置
RU2239782C1 (ru) Реактивный снаряд
RU2799263C1 (ru) Интегральный прямоточный воздушно-реактивный двигатель
JP5777294B2 (ja) 飛しょう体
RU2247305C1 (ru) Блок газореактивной системы управления реактивного снаряда
US9194677B1 (en) Projectile with aft obturating device
RU2125229C1 (ru) Реактивный артиллерийский снаряд
JP2000352352A (ja) ラムジェットエンジン
JP2018128004A (ja) ロケットモータ