HWAHAK KONGHAK, Vol.25, No.5, 442-446, October, 1987
혼합형 추진제에서 Fe2O3와 Cr2O3의 연소 촉매 효과
Burning Rate Catalytic Effects of Fe2O3 and Cr2O3 in Composite Propellants
초록
과산화염화암모늄（AP）을 산화제로 사용한 HTPB 추진제에서 연소 속도를 증가시키기 위하여 일반적으로 금속산화물을 촉매로 사용하고 있다. 그 중 촉매효과가 뛰어나다고 알려진 산화철(Fe2O3)과 산화크롬(Cr2O3)에 대한 실험결과를 이론적으로 고찰함으로써 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
일차 불꽃반응의 활성화에너지를 낮추는 효과는 산화크롬의 경우가 더 우수하므로 입자가 작은 AP를 사용하는 추진제에서는 산화철경우보다 더 높은 연소 속도를 얻을 수 있었다. 그리고 불꽃거리에 미치는 압력의 영향은 일차 불꽃거리보다 AP 불꽃거리에서 더 크기 때문에 연소 속도에 대한 압력지수는 산화철을 사용한 추진제의 경우가 더 높았다.
알미늄을 사용한 추진제에서는 알미늄의 함량이 증가함에 따라 알미늄의 열수체 역할이 커지면서 기타 불꽃에너지의 양이 상대적으로 감소하므로, 연소 촉매 종류에 따른 연소 속도 차이가 적어지며 압력지수도 낮아진다.
일차 불꽃반응의 활성화에너지를 낮추는 효과는 산화크롬의 경우가 더 우수하므로 입자가 작은 AP를 사용하는 추진제에서는 산화철경우보다 더 높은 연소 속도를 얻을 수 있었다. 그리고 불꽃거리에 미치는 압력의 영향은 일차 불꽃거리보다 AP 불꽃거리에서 더 크기 때문에 연소 속도에 대한 압력지수는 산화철을 사용한 추진제의 경우가 더 높았다.
알미늄을 사용한 추진제에서는 알미늄의 함량이 증가함에 따라 알미늄의 열수체 역할이 커지면서 기타 불꽃에너지의 양이 상대적으로 감소하므로, 연소 촉매 종류에 따른 연소 속도 차이가 적어지며 압력지수도 낮아진다.
In AP/HTPB composite propellants, metallic oxides is generally used for increasing burning rate. Ferric oxide and chromic oxide were known as good burning rate catalysts. Considering the experimental and theoretical approach about these catalysts, the following results were obtained.
Cr2O3 was more effective than Fe2O3 for decreasing the activation energy of primary flame reaction, then burning rate of propellant with Cr2O3 was higher than with Fe2O3 for the finer AP propellant. Because the effect of pressure on primary flame distance is less than AP flame distance, the pressure exponent on burning rate of propellant with Fe2O3 was higher than with Cr2O3.
In aluminized propellants, the burning rate discrepancy of two catalysts and pressure exponent were decreased with increasing aluminium content. The reasons were that the effect of heat sink of aluminium was increased and the amount of other flame energies was relatively decreased.
Cr2O3 was more effective than Fe2O3 for decreasing the activation energy of primary flame reaction, then burning rate of propellant with Cr2O3 was higher than with Fe2O3 for the finer AP propellant. Because the effect of pressure on primary flame distance is less than AP flame distance, the pressure exponent on burning rate of propellant with Fe2O3 was higher than with Cr2O3.
In aluminized propellants, the burning rate discrepancy of two catalysts and pressure exponent were decreased with increasing aluminium content. The reasons were that the effect of heat sink of aluminium was increased and the amount of other flame energies was relatively decreased.