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로켓의 기본 이론
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롯켓의 기본이론
한국항공대학교 로케트 연구회
1.로켓 추진의 기본원리
풍선에 공기를 불어 넣은 후 손을 떼면 풍선은 움직이기 시작한다.
로켓의 원리도 풍선처럼 작용, 반작용의 원리로 작동하게 된다.
로켓의 추진 시스템은 자체내에 추진제(연료+산화제:propellant)를
저장하고 외부의 공기를 필요로 하지 않을뿐더러 비행속도나 제트의
속도에 관계없이 작용과 반작용에 의해서 가속된다. 그렇기 때문에
이론상으론 무한히 높은 비행 속도를 얻을 수 있다.
그러므로, 산소가 없는 우주공간에서는 로켓만이 유일한 추진 방식이다.
작용 반작용 법칙이란, 모든 작용하는 힘에는 같은 크기의 힘이 반대
방향으로 작용한다는 법칙이다.
예를 들어, 빙판에 두 사람 중한 사람이 상대편을 밀면 같은 힘이
상대편으로 부터 자신에게 작용하여 결국 두 사람은 모두 반대 방향으로
미끌어진다.
이제 뉴턴의 제 2법칙을 살펴보자.
F= ma
힘 F는 질량 m이 일정하면 가속도 a에 정비례한다.
만약, 로켓의 질량이 일정할 때 추력 F가 일정하다면 가속도 a도 일정하게
되어 로켓은 일정한 속도로 등속 비행을 하게된다. 하지만, 로켓의 추진제
가 전체 무게의 70- 80%틀 차지하므로 추력 F가 일정하더라도 질량 m이
줄어들어 가속도 a는 커지게 된다. 결국 로켓의 속도는 계속 증가하게 된
다.
그러므로, 로켓 추진의 기본원리는 뉴턴의 제 2법칙과 제 3법칙으로 귀결
된다.
2. 로켓 추진의 종류와 특성
로켓기관이 터보제트나 램제트 추진기관과 다른점은 자체내에 연료만 넣는
다른기관과는 달리 산소를 자체내에 저장한다는 점이고, 같은점은 제트(배
기 가스)를 분출하여 추력을 발생하는 것이다. 로켓은 추진기관이지 미사
일처럼 목적을 수행하는 비행체는 아니다.
그래서, 아폴로 11호라는 비행체와 새턴V라는 로켓은 다른 의미를
내포한다. 즉, 아폴로 11호는 새턴V의 로켓으로 추력을 발생시켜 대기권을
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2002.01.12
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