극초음속 유도무기 냉각시스템 특허

배경기술

일반적으로 초고속 비행체는 그 특성상 공기와의 마찰열 및 연소기 열원에 의해 고온 환경에 놓임으로써

고온의 환경을 극복하기 위한 연료공급 및 냉각시스템의 성능이 매우 중요하다.

여기서, 초고속 비행체는 지대공 미사일, 함대공 미사일, 유도미사일 등과 같은 국방 무기를 포함한다.

통상, 초고속 비행체에 적용된 연료공급 및 냉각시스템은 고속 추진체 냉각시스템으로 칭하고,

상기 고속 추진체 냉각시스템의 성능은 초고속 비행체의 고온 환경 극복을 위해 매우 중요할 수밖에 없다.


상기 고속 추진체 냉각시스템의 예로, 연료탱크에서 배출되는 연료가 흡입구에서부터

연소기와 노즐 벽면 내부로 흐르면서 시스템을 냉각하고, 가열된 연료를 연소기로 공급하는 방식이 있다.

이런 방식은 시스템의 냉각뿐 아니라 기화된 연료가 연소기로 공급되어 연소기 내의 점화지연 시간을 줄이는 장점을 갖는다.

상기 고속 추진체 냉각시스템의 다른 예로, 흡열 연료와 흡열 반응을 촉진시키는 촉매,

그리고 냉매제와의 반응 및 상호작용을 이용하는 방식이 있다.

하지만, 기존 방식의 고속 추진체 냉각시스템은 연료 흡입구와 연소기 및 노즐 부위로 냉각 영역을 국한함으로써

초고속 비행체의 전체 시스템 형상 및 운용에 효과적으로 반영하여 냉각되지 못하는 한계성을 가질 수밖에 없다.


본 발명의 흡열 연료를 이용한 고속 추진체 냉각시스템은 연료탱크의 연료와 냉매제 탱크의 냉매제가

고속 추진체의 연소기의 둘레로 서로 반대방향의 흐름을 형성하고, 연료와 냉매제의 흐름 도중 연료는

흡열작용으로 냉매제의 열을 빼앗아 기화상태로 전환되어 연소기로 공급되어 연소되거나 연료탱크로 회수되며

냉매제는 연료의 흡열작용으로 냉각된 냉매제로 전환되어 연소기의 온도를 낮춰준다.

그 결과, 연료는 연소기에서 기화되기 용이함으로써 점화지연시간 단축이 이루어지고

동시에 냉매제는 냉각된 상태에서 고속 비행체의 시스템 내부를 순환함으로써

연소기의 냉각 성능이 크게 향상되는 특징을 구현한다.


이러한 본 발명의 고속 추진체 냉각시스템은 초고속 비행체의 시스템 내부에서 연료의 흡열작용으로

냉매제의 온도를 낮춰 냉각성능을 크게 높이고, 또한 연소기의 둘레로 연료라인과 냉매제 라인이 배열됨으로써

전체 시스템 형상 및 운용에 효과적이며, 특히 냉매제의 열을 흡수하여 가열된 연료가 연소기로 공급됨으로써

점화지연시간을 단축시켜 다양한 고속 추진체에 효율적으로 적용 및 운용되는 효과가 있다.


요약

1. 기존에는 1)연료가 냉매 역할을 겸하게 하거나, 2)촉매를 사용해 1의 냉각 효율을 높이거나, 3)냉매제와의 상호작용을 이용했음.

2. 하지만 냉각 영역이 연소기, 노즐 등 일부에 한정되어 전체 시스템 형상 및 운용에 효과적으로 반영되지 못했음.

3. 이 문제를 개선하기 위해, 연료와 냉매제가 서로 반대 방향으로 흐르게 만들었음.

4. 연료가 흡열작용으로 냉매제의 열을 빼앗아가서 사용하면 냉매제는 냉각된 상태에서 다시 비행체 내부를 순환하며 냉각함.

5. 냉각된 냉매는 다시 외부로부터 전달되는 열로부터 흡열작용으로 열을 흡수하고, 4-5의 과정이 반복됨.

6. 이를 통해 냉각 성능이 전체적으로 크게 향상되고, 점화지연시간이 단축되는 효과를 얻을 수 있음.


출처

특허명 : 흡열 연료를 이용한 고속 추진체 냉각시스템

등록일자 : 2016.05.24

출원번호 : 10-2016-0042631


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