전기 저항 제트 엔진
1. 개요
전기 저항 제트 엔진은 냉가스 추력기의 변형된 형태로, 추진제를 노즐로 보내기 전에 저항기를 사용하여 가열함으로써 비추력을 높이는 방식이다. 이 방식은 하이드라진에 가까운 비추력과 비활성 추진제의 안전성을 제공하지만, 전력 공급 장치가 필요하다는 단점이 있다. 전기 저항 제트 엔진은 저항기를 통과하는 전력량을 조절하여 추력을 제어할 수 있으며, 유체를 가열하여 비추력을 향상시킨다.
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엔진 -
실린더 헤드
실린더 헤드는 내연기관의 연소실을 밀폐하고 밸브와 점화 플러그 등을 지지하며, 연소실 형상과 흡배기 포트 설계는 엔진 성능에 영향을 주고 냉각 시스템으로 열을 제거하며, 밸브 트레인 구성 방식에 따라 구조와 작동 방식이 달라지고 재료는 주철에서 알루미늄 합금으로 변화해왔으며 엔진 형식에 따라 개수가 달라지는 엔진의 핵심 부품이다. -
엔진 -
제트 엔진
제트 엔진은 가스 터빈을 사용하여 추력을 얻는 항공기 추진 시스템으로, 터보제트 엔진에서 시작하여 다양한 형태로 발전해왔으며, 연료 효율과 소음 감소를 위한 기술 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. -
로켓 추진 -
비추력
비추력은 추진 시스템의 효율을 나타내는 척도로, 단위 질량 또는 무게의 추진제가 생성하는 충격량을 초 단위로 측정하며, 추진제 종류, 엔진 설계, 작동 환경에 따라 달라지고 연료 효율과 관련이 깊다. -
로켓 추진 -
부스터
부스터는 발사체의 초기 가속을 돕는 장치로, 고체 또는 액체 연료를 사용하며, 재사용 기술 개발을 통해 우주 발사 비용 절감 및 미사일 초기 가속에 기여한다.
2. 장점
위성 임무는 궤도 진입 후 궤도 조정이 필수적이다. 대부분의 위성은 궤도 조정을 위해 단일 추진제 로켓 또는 콜드 가스 추력기를 사용하지만, 두 방법 모두 단점이 있다. 가장 일반적인 단일 추진제인 하이드라진은 가격이 비싸고 휘발성이 높아 소형 위성에 적합하지 않다. 콜드 가스 추력기는 질소와 같이 저렴하고 안전한 가스를 사용하지만, 비추력이 낮다. 레지스토제트는 이러한 단점을 보완하여 하이드라진에 가까운 비추력과 비활성 추진제의 안전성을 제공한다.
3. 단점
전기 저항 제트 엔진 설계의 주요 단점은 전력 공급 장치가 필요하다는 점이다. 이는 공간을 차지하므로 때때로 마이크로 위성 임무에 치명적인 요인이 된다. 또한, 간단한 해결책에 비해 전기 저항 제트 엔진의 기술적 복잡성이 증가하면 기술적 고장의 위험이 커진다.
화학적 연소를 활용하지 않기 때문에, 전기 저항 제트 엔진(및 유사한 설계)은 보다 일반적인 고체 연료 및 액체 추진제 로켓보다 추력이 수십 배 낮다. 그 결과, 짧은 기간 내에 높은 델타 V를 필요로 하는 궤도 기동에는 적합하지 않다.
4. 작동 원리
레지스토제트는 냉가스 추력기의 발전된 형태이다. 연료 탱크는 추진제를 담고 있으며, 추진제는 노즐로 유입되어 감압되면서 우주선을 앞으로 추진한다. 레지스토제트는 노즐로 들어가기 전에 저항기를 사용하여 유체를 가열하여 더 강력하게 팽창시켜 비추력을 높인다.
저항기는 전기 에너지를 열로 변환하는 전기 부품이다. 따라서 레지스토제트의 추력은 저항기를 통과하는 전력량을 변경하여 간단하게 조절할 수 있다.
이러한 방식으로 유체를 300°C로 가열하면 비추력이 41% 증가한다. 900°C로 가열하면 동일한 추진제를 사용하는 냉가스 추력기에 비해 비추력이 두 배로 증가할 수 있다.