일반기술

재생 냉각형 로켓 엔진 연소실

본 기술은 열차폐성이 좋은 세라믹(지르코니아)을 로켓 엔진 연소실 벽면에 배치하고 냉각액이 흐르는 반대면에 금속재를 배치함에 있어서, 세라믹과 금속모재 사이의 결합력을 높이고 열차페성을 키우도록 한 재생 냉각형 로켓 엔진 연소실에 관한 것이다. 기존의 로켓엔진 재료로서 동 혹은 니켈과 같이 단일 금속재료를 주로 사용하고 있으나 이 경우, 재료의 열전도가 커서 흡열량을 작게하기 위해 냉각유량을 많게 하고 연소실의 두께를 두껍게 하는 것이 필요하고 이에 따라 엔진이 무거워지며 성능이 저하되는 경향이 있다. 이 때문에 열차폐성이 높은 지르코니아 같은 재료로 열차단 코팅을 해서 연소실 벽면으로의 열전달량을 줄이는 것이 효과적이데, 지르코니아가 금속모재와의 밀착성이 작기때문에 금속과 지르코니아 경계면의 파괴현상이 발생한다. 이를 해결하기 위한 저압 플라즈마 스프레이 방법은 대기 플라즈마 스프레이 방법에 비해 조직이 치밀하여 결합력이 뛰어난 반면 저압을 유지시킬 수 있는 장치가 필요하고 이에 따라 저압플라즈마 스프레이방법 이용시 가공에 따른 비용이 많이 드는 문제점이 있다.반면, 본 기술에서는 하나의 두꺼운 플라즈마 스프레이 층 보다는 얇은 플라즈마 스프레이 층을 다수 적층시키며 조성을 변화시켜서 경사기능 재료층을 구성하는 것이 결합력과 열차폐 특성에 있어서 뛰어나다는 사실을 이용한 것으로, 단일 고가인 저압 플라즈마 스프레이 공법을 대신해서 저가의 대기 플라즈마 스프레이 공법으로 경사기능 재료층을 형성시킨 후 그 위에 전주성형기법으로 2차 경사기능재료층을 형성시킴으로써 열차폐성이 높은 로켓 엔진 연소실을 구현할 수 있다본 기술에 의한 재생 냉각형 로켓 엔진 연소실은 연소실에 대기 플라즈마 스프레이 공법을 이용하여 연소실에서 외측으로 금속함량은 높이고 세라믹 함량을 줄여가며 다층으로 1차 경사기능재료층을 형성시키고, 1차 경사기능재료층 위에 전주성형공법으로 2차 경사기능재료층을 형성시켜 구현하는데, 1차 경사기능재료층은 3∼7층으로 이루어지고 각층의 두께는 10μm ∼ 200μm이며, 1차 경사기능재료층에 사용되는 세라믹 재료는 지르코니아 계열 또는 대기 플라즈마 스프레이 공정이 가능한 세라믹 재료로 이루어진다.이와 같이 이루어진 본 기술에 의하면, 대기 플라즈마 스프레이 공법에 의한 1차 경사기능재료층과 전주성형기법에 의한 2차 경사기능재료층을 형성함으로써 2중 경사기능재료층에 의해 세라믹과 금속모재 사이의 결합력을 높이고 열차폐성을 높이는 효과가 있다.