The combustion chamber and nozzle of an end burning, small spherical rocket is designed. A spherical external shape has a number of advantages such as a fixed center-of-gravity and minimum aerodynamic precession torques during flight and a better mass distribution for gyro-stabilization as contrasted to a conventional give rocket shape. It is shown that the cross-sectional variation of the end burning solid propellant with length is an exponential geometry to provide a constant thrust-weight ratio of the rocket device during the propellant burning period, and that the factors which affect the attainment of the constant relationship of thrust to weight in the design are the initial propellant area, initial weight of the rocket and propellant density.
The measurement of the transient thrust in the ground static test using black powder propellant supports the predicted results.
A wind tunnel having a $30\times30\times75cm$ test section and Mach number 0.11 is constructed, and a simple balance-type device is designed for the measurement of the drag of a spinning sphere. The experimental results indicate that the spinning has no effect on the magnitude of the drag up to the Reynolds number $3\times10^5$.
Numerical computation of the flight trajectories for various launching angles is presented, and the gyro-stabilization of a spinning sphere is discussed.
구형로켓트의 추진기관 설계, 항력측정, 탄도계산, 및 비행안정성에 관한 이론 및 실험적인 연구를 수행하였다. 구형 회전형 로켓트의 이점은 gyro안정성이 좋고 mass ratio 가 커서 장거리 비행을 할 수 있다. 실험적으로, 구형로켓트가 Ogive형에 비해서 어느정도의 장점이 있는 가를 알기 위해서 무게 1.5kg, 사거리 150m되도록 하여 적절한 개인화기를 이용하여 발사 할 수 있는 소형의 구형 로켓트를 설계하였으며 실험을 통하여 다음의 연구를 수행하였다.
첫째, 추진제 및 로켓트 기관을 설계하여 지상연소실험을 실시하였으며 특히 추진제를 추력 대중량비가 일정한 단면 연소형으로 하였다.
둘째, 시험부가 30 × 30 × 75cm이고 최대속도 M=0.11 의 개회로 NPL형의 풍동을 제작하여 구형로켓트가 회전시 구에 미치는 항공역학적인 힘을 측정하였다.
셋째, 측정된 실제적인 자료를 이용하여 탄도에 대한 콤퓨터 씨뮤레이션을 실시하여 발사각도별 사거리를 계산하였다.
넷째, 비행 안정성을 검토하였다. 발사장치 및 최종탄도학적 문제에 대해서는 본연구의 범위를 넘기 때문에 취급하지 않았다.
본 연구의 결과 구형로켓트는 Ogivo 형에 비해 mass ratio 가 크므로 사거리를 증대시킬 수 있고 Spin 안정에 더욱 효과적이며 단면연소형 추진제를 사용하므로서 침식연소를 방지하고 추진제의 제작이 용이하여, 구형로켓트의 실용가능성이 기대 될 수 있다.
