모형 로켓

B4-4 엔진을 사용한 모형 로켓 발사 사진 시퀀스

작은 모형 로켓이 발사되는 사진입니다.

새턴 V의 스케일 모형 발사

발사 중인 일반적인 모형 로켓 (16배 느리게)

모형 로켓 또는 모델 로켓(model rocket)은 낮은 고도(예: 30 g (1.1 oz) 모형의 경우 100–500 m (330–1,640 ft))에 도달하도록 설계된 작은 로켓이며, 다양한 방법으로 회수된다.

미국 국립 로켓 협회(National Association of Rocketry, NAR)의 안전 수칙에 따르면, 모형 로켓은 가볍고 비금속적인 부품으로 제작된다. 재료는 일반적으로 종이, 카드보드, 발사 나무 또는 플라스틱이다. 이 수칙은 또한 모터 사용, 발사 지점 선택, 발사 방법, 발사대 배치, 회수 시스템 설계 및 배치 등에 대한 지침을 제공한다. 1960년대 초부터 대부분의 모형 로켓 키트와 모터에 모형 로켓 안전 수칙 사본이 제공되었다. 매우 인화성 물질 및 고속으로 이동하는 뾰족한 물체와 본질적으로 연관되어 있음에도 불구하고, 모형 로켓은 역사적으로 매우 안전한 취미임이 입증되었으며 결국 과학자와 공학자가 된 아이들에게 중요한 영감의 원천으로 평가받았다.

모형 로켓의 역사

수년간의 연구와 실험 끝에 많은 소형 로켓이 생산되었지만, 최초의 현대식 모형 로켓과 더 중요하게는 모형 로켓 모터는 1954년 면허를 가진 파이로테크닉스 전문가 오빌 칼라일과 그의 형제이자 모형항공기 애호가 로버트가 설계했다. 그들은 원래 로켓 추진 비행 원리에 대한 로버트의 강의에 사용하기 위해 모터와 로켓을 설계했다. 그러나 오빌은 G. 해리 스타인이 파퓰러 메카닉스에 기고한 젊은이들이 직접 로켓 엔진을 만들려고 할 때 발생하는 안전 문제에 대한 기사를 읽었다. 스푸트니크 발사 이후 많은 젊은이들이 직접 로켓 모터를 만들려고 시도했고, 종종 비극적인 결과로 이어졌다. 이러한 시도 중 일부는 사실 기반의 1999년 영화 옥토버 스카이에서 극화되었다. 칼라일 형제는 자신들의 모터 디자인이 시장성이 있고 새로운 취미를 위한 안전한 배출구를 제공할 수 있다는 것을 깨달았다. 그들은 1957년 1월 스타인에게 샘플을 보냈다. 화이트샌즈 미사일 실험장의 사격 안전 책임자였던 스타인은 모형을 제작하고 비행시킨 다음, 자신의 경험을 바탕으로 이 활동을 위한 안전 핸드북을 고안했다.

최초의 미국 모형 로켓 회사인 Model Missiles Incorporated (MMI)는 스타인 등이 콜로라도 덴버에 설립했다. 스타인은 칼라일이 추천한 지역 불꽃놀이 회사에서 모형 로켓 엔진을 제작했지만, 신뢰성과 배송 문제로 인해 스타인은 다른 곳을 찾아야 했다. 스타인은 결국 지역 불꽃놀이 제조업자의 아들인 버논 에스테스에게 접근했다. 에스테스는 1958년 콜로라도 덴버에 Estes Industries를 설립하고 MMI를 위한 고체 모형 로켓 모터를 제조하는 고속 자동화 기계를 개발했다. "메이블"이라는 별명을 가진 이 기계는 매우 신뢰성이 높고 저렴한 모터를 스타인이 필요로 하는 것보다 훨씬 많은 양으로 생산했다. 스타인의 사업은 어려움을 겪었고, 이로 인해 에스테스는 모터를 개별적으로 판매할 수 있게 되었다. 이어서 그는 1960년에 모형 로켓 키트를 판매하기 시작했으며, 결국 에스테스가 시장을 지배했다. 에스테스는 1961년 회사를 콜로라도 펜로즈로 옮겼다. Estes Industries는 1970년 Damon Industries에 인수되었다. 현재까지 펜로즈에서 운영되고 있다.

1960년대, 1970년대, 1980년대에 센추리(Centuri)나 콕스(Cox)와 같은 경쟁업체들이 미국에서 나타났다가 사라졌지만, 에스테스는 미국 보이스카우트와 같은 학교와 클럽에 할인을 제공하여 취미를 발전시키는 데 도움을 주면서 미국 시장을 계속 장악했다. 최근 몇 년 동안 Quest Aerospace와 같은 회사가 시장의 작은 부분을 차지했지만, 에스테스는 오늘날 저전력에서 중간 전력 로켓 취미를 위한 로켓, 모터 및 발사 장비의 주요 공급원으로 남아 있다. 에스테스는 흑색화약 로켓 모터를 생산하고 판매한다.

1980년대 중반 G-에서 J-클래스 모터(각 문자 지정은 이전 모터의 최대 두 배 에너지를 가짐)의 출시와 함께 시작된 고출력 로켓의 등장 이후, 많은 회사들이 더 크고 강력한 로켓 시장을 공유해 왔다. 1990년대 초에는 에어로테크 컨슈머 에어로스페이스(Aerotech Consumer Aerospace), LOC/정밀(LOC/Precision), 퍼블릭 미사일즈 리미티드(Public Missiles Limited) (PML)가 선두 자리를 차지했으며, 수많은 엔진 제조업체들이 점점 더 큰 모터를 훨씬 더 높은 비용으로 공급했다. 에어로테크(Aerotech), 벌컨(Vulcan), 코스돈(Kosdon)과 같은 회사들은 이 시기에 고출력 로켓이 일상적으로 마하 1을 돌파하고 3,000 m (9,800 ft) 이상 높이에 도달하면서 발사 시 매우 인기가 많았다. 약 5년 만에 가장 큰 정기적으로 제작되는 생산 모터는 N 등급에 도달했는데, 이는 1,000개 이상의 D 엔진을 합친 것과 같은 위력을 가졌으며, 50 kg (110 lb) 무게의 로켓을 쉽게 들어 올릴 수 있었다. 맞춤형 모터 제작자들은 오늘날에도 시장의 주변에서 계속 활동하며, 종종 유색 불꽃(빨강, 파랑, 녹색이 일반적), 검은 연기와 불꽃 조합을 생성하는 추진제를 만들고, 가끔은 17,000 m (56,000 ft) 이상의 극고도 시도와 같은 특별 프로젝트를 위해 P, Q, 심지어 R 등급의 거대한 모터를 제작하기도 한다.

1980년대 후반과 1990년대 초반에는 L급 이상의 모터에서 치명적인 엔진 고장(추정 20개 중 1개)이 비교적 자주 발생하여 고출력 모터의 신뢰성이 심각한 문제였다. 모터당 300달러가 넘는 비용으로 인해 더 저렴하고 신뢰할 수 있는 대안을 찾아야 할 필요성이 분명해졌다. 에어로테크(Aerotech)에서 재장전 가능한 모터 디자인(나사로 고정된 엔드 캡과 주조 추진제 슬러그로 채워진 금속 슬리브)을 도입하여 몇 년 만에 매우 인기를 얻었다. 이 금속 용기는 각 발사 후에 청소하고 추진제와 몇 가지 일회용 부품으로 다시 채울 필요만 있었다. "재장전" 비용은 일반적으로 유사한 일회용 모터의 절반이었다. 재장전 가능한 모터에서도 이륙 시 재앙(CATO)이 가끔 발생하지만(주로 사용자의 부실한 조립 기술로 인해), 발사의 신뢰성은 크게 향상되었다.

다양한 추진제 설계를 선택하여 고체 추진제 모터의 추력 프로필을 변경할 수 있다. 추력은 연소 표면적에 비례하므로, 추진제 슬러그는 1~2초 동안 매우 높은 추력을 생성하거나, 장시간 동안 낮은 추력을 유지하도록 모양을 만들 수 있다. 로켓의 무게와 기체 및 핀의 최대 속도 임계값에 따라 적절한 모터를 선택하여 성능과 성공적인 회수 가능성을 극대화할 수 있다.

Aerotech, Cesaroni, Rouse-Tech, Loki 등은 고객이 하드웨어 및 재장전 선택에 있어 큰 유연성을 가질 수 있도록 공통적인 재장전 크기 세트를 표준화했으며, 독특한 디자인을 만들고 가끔 판매하는 열렬한 맞춤형 엔진 제작 그룹도 계속 존재한다.

주의 사항 및 안전

모형 로켓은 안전하고 널리 퍼진 취미이다. G. 해리 스타인과 버논 에스테스 같은 인물들은 NAR 모형 로켓 안전 수칙을 개발하고 발표하며, 안전하고 전문적으로 설계 및 제조된 모형 로켓 모터를 상업적으로 생산하여 이를 보장했다. 안전 수칙은 지침 목록이며 국립 로켓 협회 회원에게만 의무적이다.

1950년대와 1960년대에 이 취미가 발전한 주된 동기는 젊은이들이 위험한 모터 장치를 만들거나 폭발물 추진제를 직접 다루지 않고도 날아가는 로켓 모형을 만들 수 있도록 하기 위함이었다.

NAR과 TRA는 고성능 로켓 모터에 가장 일반적으로 사용되는 추진제인 과염소산 암모늄 복합 추진제(APCP)의 폭발물 분류에 대해 미국 주류·담배·화기 및 폭발물 단속국(BATFE)을 성공적으로 고소했다. 2009년 3월 13일 워싱턴 DC 지방법원 레지 월튼 판사의 결정으로 APCP는 규제 폭발물 목록에서 제외되어 사실상 BATFE의 취미 로켓 규제가 철폐되었다.

모형 로켓 모터

기본적인 흑색화약 모형 로켓 모터의 구조. 일반적인 모터는 약 7 cm (2.8 in) 길이이다. 1. 노즐 2. 케이스 3. 추진제 4. 지연 화약 5. 사출 화약 6. 엔드 캡

대부분의 소형 모형 로켓 모터는 종이 몸체와 경량 성형 점토 노즐을 가진 일회용 엔진으로, 충격량 등급은 부분 A에서 G까지 다양하다. 모형 로켓은 일반적으로 상업적으로 제조된 흑색화약 모터를 사용한다. 이 모터는 National Association of Rocketry, Tripoli Rocketry Association(TRA) 또는 Canadian Association of Rocketry(CAR)에 의해 테스트 및 인증된다. 흑색화약 모터는 1/8A에서 F까지의 충격량 범위를 가진다.

에어로테크 컨슈머 에어로스페이스(Aerotech Consumer Aerospace)에서 29/40-120 케이싱용으로 만든 모터의 구성 요소.
1. 모터 케이싱
2. 후면 폐쇄부
3. 전면 폐쇄부
4. 추진제 라이너
5. 추진제 알갱이(C-슬롯 형상)
6. 지연 절연체
7. 지연 알갱이 및 지연 간격 유지 장치
8. 흑색화약 사출 화약
9. 지연 O-링
10 & 11. 전면 및 후면 O-링
12. 전면 절연체
13. 노즐
14. 전기 점화기

물리적으로 가장 큰 흑색화약 모형 로켓 모터는 일반적으로 F-클래스인데, 이는 흑색화약이 매우 취성적이기 때문이다. 만약 대형 흑색화약 모터가 권장 최대 이륙 중량을 초과하는 로켓의 상단단 모터로 사용되거나, 떨어뜨리거나, 여러 번의 가열/냉각 주기(예: 고열에 노출된 밀폐된 차량이나 온도 제어가 일관되지 않은 보관 구역)에 노출되면, 추진제 장약에 미세한 균열이 생길 수 있다. 이러한 균열은 추진제의 표면적을 증가시켜, 모터가 점화될 때 추진제가 훨씬 더 빠르게 연소되고 엔진 내부에서 정상보다 더 큰 내부 챔버 압력을 생성하게 된다. 이 압력은 종이 케이스의 강도를 초과하여 모터가 파열될 수 있다. 파열되는 모터는 단순한 모터 튜브나 동체 튜브의 파열에서부터 회수 시스템의 격렬한 사출(및 때로는 점화)에 이르는 손상을 모형 로켓에 입힐 수 있다.

그러므로, D에서 F보다 높은 출력 등급의 로켓 모터는 관례적으로 과염소산 암모늄, 알루미늄 분말, 고무 같은 바인더 물질로 만들어진 복합 추진제를 단단한 플라스틱 케이스에 담아 사용한다. 이러한 유형의 추진제는 우주왕복선의 고체 로켓 부스터에 사용되는 것과 유사하며 흑색 화약만큼 부서지기 쉽지 않아 모터의 신뢰성과 추진제 내 균열에 대한 저항력을 높인다. 이 모터들은 충격량 A에서 O 크기까지 다양하다. 복합 모터는 흑색 화약 모터보다 단위 중량당 더 많은 충격량(비추력)을 생성한다.

재장전 가능한 복합 추진제 모터도 사용할 수 있다. 이들은 상업적으로 생산되는 모터로, 사용자가 추진제 알갱이, O링 및 와셔(확장 가스를 담기 위함), 지연 알갱이 및 사출 화약을 나사식 또는 스냅인 방식의 끝단(클로저)이 있는 특수 비파괴 알루미늄 모터 케이싱에 조립해야 한다. 재장전 가능한 모터의 장점은 비용이다. 첫째, 주요 케이싱이 재사용 가능하기 때문에 재장전 비용이 동일한 충격량의 일회용 모터보다 훨씬 저렴하다. 둘째, 대형 복합 엔진의 조립은 노동 집약적이며 자동화하기 어렵다. 이 작업을 소비자에게 맡김으로써 비용 절감이 가능하다. 재장전 가능한 모터는 D부터 O 클래스까지 사용할 수 있다.

모터는 짧은 길이의 발화제 코팅된 니크롬, 구리 또는 알루미늄 브리지와이어로 구성된 전기 점화기로 전기적으로 점화되며, 이 와이어는 노즐에 밀어 넣고 내열 패딩, 고무 밴드, 플라스틱 마개 또는 마스킹 테이프로 고정된다. 추진제 위에는 로켓이 속도를 늦추고 곡선을 그리며 이동할 때 연기를 생성하지만 본질적으로 추력은 없는 추적 지연 화약이 있다. 지연 화약이 모두 연소되면 사출 화약에 불이 붙어 회수 시스템을 전개하는 데 사용된다.

모형 로켓 모터는 대부분 어떤 종류의 추력편향도 제공하지 않고, 대신 기저부의 핀에 의존하여 차량의 공기역학적 안정성을 유지한다. 그러나 일부 로켓은 노즐 대신 모터 자체를 짐벌링하여 추력 편향 제어(TVC)를 한다. 이는 많은 모형 로켓 제작자들이 만든 일부 로켓에서 이루어지는데, 그 중 가장 유명한 것은 BPS.space이다.

성능

모형 모터의 충격량(추력-시간 곡선 아래 면적)은 그 등급을 결정하는 데 사용된다. 모터는 1/4A부터 O 등급 이상으로 나뉜다. 흑색화약 로켓 모터는 일반적으로 F 등급까지만 제조된다. 각 등급의 상한선은 이전 등급의 상한선의 두 배이다. 모형 로켓은 G 등급 이하의 모터만 사용한다. 더 큰 충격량의 모터를 사용하는 로켓은 고출력 로켓으로 간주된다.

등급	총 충격량 (미터법 표준)
1/4A	0.313-0.625 N·s
1/2A	0.626-1.25 N·s
A	1.26-2.50 N·s
B	2.51-5.0 N·s
C	5.01-10 N·s
D	10.01-20 N·s
E	20.01-40 N·s
F	40.01-80 N·s
G	80.01-160 N·s

에스테스(Estes) 로켓 모터 테스트 결과가 다음 로켓 모터 성능 예시에 사용되었다.

소형 흑색화약 로켓 모터(직경 13mm)의 경우, 최대 추력은 5에서 12N 사이이고, 총 충격량은 0.5에서 2.2Ns 사이이며, 연소 시간은 0.25에서 1초 사이이다. 에스테스의 '일반 크기' 로켓 모터(직경 18mm)에는 A, B, C의 세 가지 등급이 있다. A 등급 18mm 모터는 최대 추력이 9.5에서 9.75N 사이이고, 총 충격량은 2.1에서 2.3Ns 사이이며, 연소 시간은 0.5에서 0.75초 사이이다. B 등급 18mm 모터는 최대 추력이 12.15에서 12.75N 사이이고, 총 충격량은 4.2에서 4.35Ns 사이이며, 연소 시간은 0.85에서 1초 사이이다. C 등급 18mm 모터는 최대 추력이 14에서 14.15N 사이이고, 총 충격량은 8.8에서 9Ns 사이이며, 연소 시간은 1.85에서 2초 사이이다.

에스테스 대형(직경 24mm) 로켓 모터에도 C, D, E 세 가지 등급이 있다. C 등급 24mm 모터는 최대 추력이 21.6에서 21.75N 사이이고, 총 충격량은 8.8에서 9Ns 사이이며, 연소 시간은 0.8에서 0.85초 사이이다. D 등급 24mm 모터는 최대 추력이 29.7에서 29.8N 사이이고, 총 충격량은 16.7에서 16.85Ns 사이이며, 연소 시간은 1.6에서 1.7초 사이이다. E 등급 24mm 모터는 최대 추력이 19.4에서 19.5N 사이이고, 총 충격량은 28.45에서 28.6Ns 사이이며, 연소 시간은 3에서 3.1초 사이이다. 에스테스는 또한 29mm 흑색화약 E 및 F 모터 라인을 출시했다. 29mm E는 2.1초 연소 동안 33.4 뉴턴-초의 총 충격량을 생성하며, F는 3.45초 연소 동안 49.6 뉴턴-초를 생성한다.

몇몇 독립적인 출처에서 에스테스 모형 로켓 엔진이 공개된 추력 사양을 충족하지 못하는 경우가 많다는 측정값을 발표했다.

모터 명칭

 이 부분의 본문은 모형 로켓 모터 분류입니다.

로켓 모터. 왼쪽부터 13mm A10-0T, 18mm C6-7, 24mm D12-5, 24mm E9-4, 29mm G40-10.

Estes Industries, 센추리 엔지니어링(Centuri Engineering), Quest Aerospace와 같은 회사에서 생산하는 모형 로켓 모터에는 A10-3T 또는 B6-4와 같은 코드가 새겨져 있으며, 이는 모터에 대한 여러 정보를 나타낸다.

퀘스트 마이크로 맥스(Quest Micro Maxx) 엔진은 직경 6mm로 가장 작다. 아포지 컴포넌트(Apogee Components)는 10.5mm 마이크로 모터를 만들었지만, 2001년에 단종되었다. 에스테스는 1/4A부터 A 클래스까지 직경 13mm, 길이 45mm의 "T"(작은) 크기 모터를 제조하는 반면, 표준 A, B, C 모터는 직경 18mm, 길이 70mm이다. C, D, E 클래스 흑색화약 모터도 사용할 수 있다. 이들은 직경 24mm이며 길이가 70mm(C 및 D 모터) 또는 95mm(E 모터)이다. 에스테스는 또한 직경 29mm, 길이 114mm의 E 및 F 클래스 흑색화약 모터 라인을 생산한다. F 및 G 일회용 모터와 같은 더 큰 복합 추진제 모터도 직경 29mm이다. 고성능 모터(일반적으로 재장전 가능)는 직경 29mm, 38mm, 54mm, 75mm, 98mm로 사용할 수 있다.

첫 글자

코드의 시작에 있는 글자는 모터의 총 충격량 범위(일반적으로 뉴턴-초 단위로 측정)를 나타낸다. 알파벳 순서대로 각 글자는 이전 글자의 충격량보다 최대 두 배를 가진다. 이는 주어진 "C" 모터가 주어진 "B" 모터의 총 충격량의 두 배를 가진다는 의미가 아니라, "C" 모터가 5.01-10.0 N-s 범위에 있는 반면 "B" 모터는 2.51-5.0 N-s 범위에 있다는 것을 의미한다. "¼A" 및 "½A" 지정도 사용된다. 글자 코드에 대한 더 자세한 논의는 모형 로켓 모터 분류를 참조하라.

예를 들어, Estes-Cox Corporation의 B6-4 모터는 총 충격량 등급이 5.0 N-s이다. Quest Aerospace의 C6-3 모터는 총 충격량이 8.5 N-s이다.

첫 번째 숫자

문자 뒤에 오는 숫자는 모터의 평균 추력을 뉴턴 단위로 나타낸다. 추력이 높을수록 이륙 가속도가 높아져 더 무거운 모형을 발사할 수 있다. 동일한 문자 등급 내에서는 평균 추력이 높을수록 연소 시간이 짧아진다(예: B6 모터는 B4 모터만큼 오래 연소되지 않지만 초기 추력은 더 강하다). 첫 번째 숫자가 다른 동일 문자 등급의 모터는 일반적으로 무게가 다른 로켓용이다. 예를 들어, 더 무거운 로켓은 발사대에서 벗어나기 위해 더 강한 초기 추력을 가진 엔진이 필요하며, 더 가벼운 로켓은 초기 추력이 덜 필요하고 더 긴 연소를 유지하여 더 높은 고도에 도달한다.

마지막 숫자

마지막 숫자는 추력 단계 종료와 사출 화약 점화 사이의 지연 시간(초)이다. 숫자가 0으로 끝나는 흑색화약 모터는 지연이나 사출 화약이 없다. 이러한 모터는 일반적으로 다단 로켓의 1단 모터로 사용되는데, 지연 요소와 캡이 없으므로 연소 물질이 앞으로 분출하여 상단단 모터를 점화할 수 있기 때문이다.

"P"는 모터가 "막혀 있음"을 나타낸다. 이 경우 사출 화약은 없지만 캡이 제자리에 있다. 막힌 모터는 작은 로켓이 텀블링하거나 R/C 글라이더 로켓과 같이 표준 회수 시스템을 배치할 필요가 없는 로켓에 사용된다. 막힌 모터는 전자 고도계나 타이머를 사용하여 회수 시스템의 배치 시점을 제어하는 더 큰 로켓에도 사용된다.

복합 모터에는 일반적으로 지연 시간 뒤에 문자 또는 문자 조합이 붙어 해당 모터에 사용된 제조업체의 다양한 추진제 배합(유색 불꽃 또는 연기 발생)을 나타낸다.

재장전 가능한 모터

에어로테크 재장전 가능 모터 케이스. 왼쪽부터 24/40, 29/40-120, 29/60, 29/100, 29/180, 29/240

재장전 가능한 로켓 모터는 위에서 설명한 일회용 모형 로켓 모터와 동일한 방식으로 명시된다. 그러나 이들은 직경/충격량 형태의 모터 케이싱의 직경과 최대 총 충격량을 모두 명시하는 추가 지정이 있다. 그 뒤에는 추진제 유형을 나타내는 일련의 문자가 온다. 그러나 재장전 가능한 모터를 생산하는 모든 회사가 모터에 대해 동일한 명칭을 사용하는 것은 아니다.

최대 총 충격량이 60 뉴턴-초인 29밀리미터 직경 케이스용으로 설계된 에어로테크 재장전 장치는 충격량 사양 외에 29/60이라는 명칭을 갖는다.

하지만 Cesaroni Technology Incorporated(CTI) 모터는 다른 명칭을 사용한다. 먼저 "Pro"가 오고, 그 뒤에 밀리미터 단위로 모터의 직경을 나타내는 숫자가 온다. 예를 들어 Pro38 모터는 38mm 직경 모터이다. 그 다음에는 뉴턴-초 단위의 충격량이 먼저 오고, 그 뒤에 모터 분류, 뉴턴 단위의 평균 추력이 오고, 이어서 하이픈, 그리고 초 단위의 지연 시간이 오는 새로운 문자열이 있다. 예를 들어, Pro29 110G250-14는 110 Ns의 충격량, 250 N의 추력, 14초의 지연 시간을 가진 G-모터이다.

모형 로켓 회수 방법

모형 및 고출력 로켓은 안전하게 회수되어 반복적으로 비행할 수 있도록 설계되었다. 가장 일반적인 회수 방법은 낙하산과 스트리머이다. 낙하산은 일반적으로 엔진의 사출 화약에 의해 날려 나와 노즈콘을 튕겨낸다. 낙하산은 노즈콘에 부착되어 낙하산을 끌어내려 부드럽게 착륙하게 한다.

경량 회수

가장 간단한 접근 방식은 로켓이 모터를 분출한 후 지면으로 팔랑팔랑 떨어지도록 하는 것으로, 가장 작은 로켓에만 적합하다. 이는 로켓이 지구로 돌아올 때 탄도 궤적으로 진입하는 것을 막기 위해 로켓을 불안정하게 만드는 시스템에 의존하는 텀블 회수와는 약간 다르다.

텀블 회수

작은 로켓이나 단면적이 큰 로켓에 적합한 또 다른 간단한 방법은 로켓이 지구로 굴러 떨어지도록 하는 것이다. 떨어질 때 안정적인 탄도 궤적에 진입하는 로켓은 텀블 회수를 사용하는 것이 안전하지 않다. 이를 방지하기 위해 일부 로켓은 사출 화약을 사용하여 엔진을 로켓 후방으로 밀어내어 질량 중심을 압력 중심 뒤로 이동시켜 로켓을 불안정하게 만든다.

노즈 블로우 회수

1950년대 초창기 모델에서 사용되었고 현대에도 가끔 사용되는 또 다른 매우 간단한 회수 기술은 노즈 블로우 회수이다. 이는 모터의 사출 화약이 로켓의 노즈콘(보통 고무, 케블라 끈 또는 다른 종류의 끈으로 만든 쇼크 코드로 연결됨)을 본체 튜브에서 분출시켜 로켓의 공기역학적 프로파일을 파괴하고, 이로 인해 항력이 크게 증가하며, 로켓의 비행 속도를 안전한 착륙 속도로 감소시킨다. 노즈 블로우 회수는 일반적으로 매우 가벼운 로켓에만 적합하다.

낙하산/스트리머

낙하산 회수 시 흔히 발생하는 문제점.

낙하산/스트리머 방식은 작은 모형 로켓에서 가장 자주 사용되지만, 더 큰 로켓에서도 사용할 수 있다. 이 방식은 모터의 사출력을 이용하여 낙하산이나 스트리머를 전개하거나 밀어낸다. 낙하산은 립코드(ripcord)를 통해 직접 몸체에 부착되거나, 립코드로 몸체에 부착된 노즈콘에 부착되는 방식으로 간접적으로 부착된다. 일반적으로 내화성 종이 또는 재료의 공 또는 덩어리(때때로 회수용 패딩이라고 함)가 낙하산 또는 스트리머 앞에 몸체에 삽입된다. 이는 사출 화약이 패딩, 낙하산 및 노즈콘을 추진하여 회수 장비를 손상시키지 않도록 한다. 공기 저항은 로켓의 낙하 속도를 늦추어 부드럽고 제어된 온화한 착륙으로 이어진다.

활공 회수

활공 회수에서는 사출 화약이 익형(날개)을 펼치거나 글라이더를 모터에서 분리한다. 적절하게 조정되면 로켓/글라이더는 나선형 활공에 들어가 안전하게 돌아온다. BnB 로켓 "부스트 글라이더"는 활공 회수 시스템의 완벽한 예이다. 어떤 경우에는 무선 조종 로켓 글라이더가 R/C 모형항공기가 비행하는 것과 거의 같은 방식으로 조종사에 의해 지구로 비행된다.

일부 로켓(일반적으로 길고 가는 로켓)은 꼬리부터 안전하게 지구로 활공할 수 있는 적절한 비율을 가지고 있다. 이들을 '백슬라이더'라고 한다.

헬리콥터 회수

사출 화약은 여러 방법 중 하나를 통해 헬리콥터 스타일의 블레이드를 전개하고 로켓은 오토로테이션하여 지구로 돌아온다. 헬리콥터 회수는 일반적으로 엔진의 반동이 압력을 발생시켜 노즈콘이 튀어나올 때 일어난다. 노즈콘과 세 개 이상의 블레이드에 고무 밴드가 연결되어 있다. 고무 밴드는 블레이드를 끌어내고, 블레이드는 착륙을 부드럽게 할 만큼 충분한 항력을 제공한다. 어떤 로켓에서는 핀이 블레이드로도 사용된다. 이 경우, 사출 화약이 로켓 안에 있는 튜브를 밀어내면 발사 중에 핀을 고정하는 돌출된 탭이 나온다. 그런 다음 탭이 고무 밴드로 당겨지는 핀을 해제하면 핀이 헬리콥터 위치로 회전한다.

추진 회수

매우 소수의 사람들이 추진 착륙을 통해 추력편향을 통한 능동 제어를 사용하여 모형 로켓을 회수하는 것을 추구해 왔다. 이 중 가장 주목할 만한 예는 BPS.Space 프로젝트의 일환으로 조 바너드의 로켓인 "에코"와 "스카우트" 시리즈 로켓이다. 2022년에 BPS.Space는 플룸 충돌 스로틀링을 사용하여 스카우트 F 모형 로켓을 성공적으로 착륙시켰다. 2023년에는 테디 던커의 TTB 에어로스페이스(TTB Aerospace)가 LLL 모형 로켓을 성공적으로 착륙시켰다.

계측

항공 사진

카메라와 비디오카메라는 모형 로켓에 실려 발사되어 비행 중 항공 사진을 촬영할 수 있다. 이러한 사진은 여러 가지 방법으로 촬영될 수 있다. 기계식 타이머를 사용하거나 바람 저항에 반응하는 플랩으로 당겨지는 줄과 같은 수동적인 방법을 사용할 수 있다. 마이크로프로세서 컨트롤러와 고도계도 사용할 수 있다. 그러나 로켓의 속도와 움직임으로 인해 사진이 흐려질 수 있으며, 로켓이 지면에서 하늘로 향할 때 빠르게 변하는 조명 조건이 비디오 품질에 영향을 미칠 수 있다. 비디오 프레임을 이어 붙여 파노라마를 만들 수도 있다. 낙하산 시스템은 고장이나 오작동에 취약할 수 있으므로, 모형 로켓 카메라는 지면과의 충격으로부터 보호되어야 한다.

최초의 상업적으로 이용 가능한 시스템은 1965년 에스테스의 CAMROC이었다. 이 시스템은 렌즈가 전방을 향하는 큰 알약 모양의 카메라 본체에 1.5인치 원형 필름 네거티브를 사용했다. 로켓이 낙하산을 전개할 때 정점 이후 단 한 장의 사진을 찍었다. 취미가는 네거티브를 에스테스로 보내 현상 및 인쇄했다.

두 번째 시스템도 1970년에 에스테스에서 출시되었다. 마이크 도플러가 만든 CINEROC은 30fps로 작동하는 20초 분량의 슈퍼 8mm 필름을 담고 있어 슬로우 모션 효과를 냈다. CAMROC 네거티브처럼, 이 특수 영화 카트리지는 에스테스로 다시 보내 처리해야 했다.

1979년, 에스테스는 표준 코닥 110 카트리지 필름을 사용하여 여러 단일 촬영 사진(비행당 한 장)을 찍는 최초의 단일 프레임 카메라 로켓인 아스트로캠 110(Astrocam 110)을 출시했다. CAMROC 전작과 달리 컬러 필름을 사용할 수 있었고, 필름을 에스테스로 다시 보내 처리할 필요가 없었다. 카메라가 거울을 사용하여 사진을 찍었기 때문에 인쇄하기 전에 인쇄업자에게 네거티브를 '뒤집어' 달라고 요청해야 했다. 그렇지 않으면 인쇄물을 거울에 비추어 올바른 자세로 보아야 했다. 1980년대부터 2000년대 초반까지 아스트로캠 110은 원래 카메라를 직접 조립하는 키트에서 사전 조립된 카메라가 있는 키트로, 그 다음 아스트로캠 RTF와 같은 거의 비행 준비 완료 모델, 그리고 마지막으로 스냅샷 RTF로 이름이 바뀌면서 개정 및 업데이트되었다. 2000년대 중반까지 이 모델들은 최초의 디지털 비디오 카메라가 시장에 등장하면서 단종되었다. 코닥이 110 필름 생산을 중단하면서, 오스트리아 기반의 로모그래피 회사와 같은 특수 필름 생산자만이 이 카메라에 필요한 ASA400 필름을 만들고 있다.

2005년에는 오라클 비디오 로켓이, 2007년에는 아스트로비전(AstroVision) 디지털/비디오 카메라가 에스테스에서 출시되었다. 두 시스템 모두 비행의 시작부터 끝까지 기록할 수 있었지만, 확장 가능한 메모리가 통합되지 않아 각 비행 후에 다운로드해야 했다. 아스트로비전은 스냅샷 모드가 있어 한 번의 비행 이상으로 여러 장의 사진을 찍을 수 있었지만, 동영상 모드는 노트북에 연결해야 하는 단일 촬영이었다. 두 모델 모두 2010년까지 단종되었다. 주요 이유는 '키-포브 카메라'의 등장 때문이었다. 이들 중 많은 카메라가 더 강력하고 가벼우며 어떤 로켓에도 쉽게 부착할 수 있었고, 이를 위해 특정 모델이 필요하지 않았으며, 미니 SD 카드 형태의 확장 가능한 메모리를 가지고 있었고 훨씬 저렴했다. 이 장치들은 또한 충전식 배터리의 장점이 있었고, 플래시 드라이브가 사용하는 것과 동일한 플러그 앤 플레이 기술을 기반으로 제작되었기 때문에 작동을 위해 컴퓨터에 추가 드라이버를 설치할 필요가 없었다. 2020년 에스테스는 이제 아스트로캠 이름을 사용하는 새로운 키-포브 기반 카메라를 출시했다. 2024년 현재 두 가지 버전이 있다. 노즈콘에 포브용 마운트가 있는 전체 로켓 키트와 카메라가 다른 모델에 장착될 수 있도록 지지대가 포함된 유니버설 아스트로캠이다.

고출력 로켓 분야에서는 자체 내장 비디오 카메라를 장착한 실험적인 수제 로켓도 있으며, 비디오 촬영 방법도 다양하다. 하나는 부스터비전(BoosterVision) 시리즈 카메라처럼 신호를 수신기로 전송하는 것이다. 두 번째 방법은 기내에 기록하고 회수 후 다운로드하는 방법으로, 위에 언급된 에스테스 카메라에서 사용된 방법이다. (일부 실험자들은 이 목적으로 아이텍 펜캠 메가(Aiptek PenCam Mega)를 사용하며, 이 방법으로 사용할 수 있는 최소 전력은 C 또는 D 모터이다.)

계측 및 실험

전자 고도계를 장착한 모형 로켓은 최대 속도, 가속도, 고도와 같은 전자 데이터를 보고하거나 기록할 수 있다. 이러한 양을 결정하는 두 가지 방법은 a) 가속도계와 타이머를 사용하여 가속도에서 속도를 거쳐 높이로 거꾸로 계산하는 방법과 b) 기압계와 타이머를 탑재하여 높이(지면의 압력과 공기 중 압력의 차이에서)를 얻고 측정 시간으로 속도와 가속도를 순방향으로 계산하는 방법이다.

로켓 모델러들은 종종 로켓 크기, 모양, 탑재물, 다단 로켓, 회수 방법 등을 실험한다. 일부 로켓 애호가들은 더 큰 로켓, 우주 발사체 또는 미사일의 축척 모형을 제작한다.

고출력 로켓

몇 대의 고출력 로켓

 이 부분의 본문은 고출력 로켓입니다.

저출력 모형 로켓과 마찬가지로 고출력 로켓도 경량 재료로 제작된다. 모형 로켓과 달리 고출력 로켓은 마하 1(340m/s)을 초과하는 속도와 3,000 m (9,800 ft) 이상의 고도에 도달하는 비행 중 높은 응력을 견디기 위해 종종 유리섬유와 같은 더 강한 재료가 필요하다. 다른 항공기에 대한 잠재적 위험 때문에 종종 적절한 당국과의 조율이 필요하다. 예를 들어, 미국에서는 고출력 로켓을 발사하기 위해 FAA로부터 비행 허가서 또는 면제(COA)를 받아야 한다.

고출력 로켓은 H 클래스에서 O 클래스까지의 더 큰 모터에 의해 추진되며, 이륙 시 3.3 파운드 또는 1,500 그램 이상 나간다. 비용 절감을 위해 거의 항상 일회용이 아닌 재장전 가능한 모터를 사용한다. 회수 및 다단계 점화는 고도계 또는 가속도계를 사용하여 엔진 점화 또는 낙하산 전개 시점을 감지하는 소형 온보드 컴퓨터에 의해 시작될 수 있다.

고출력 모형 로켓은 카메라 및 GPS 장치와 같은 계측 장비를 포함한 대형 페이로드를 운반할 수 있다.

모형 로켓과의 차이점

고출력 로켓은 일반적으로 다음과 같다.

• 로켓의 무게가 1,500 그램을 초과한다.
• 로켓은 알루미늄이나 탄소 섬유와 같은 금속 및 고성능 재료로 거의 만들어지지 않는데, 이는 국립 로켓 협회(NAR) 및 트리폴리 로켓 협회(TRA)가 요구하는 산업 안전 표준에 위배되기 때문이다. 대신, 고출력 모터와 비행의 혹독함을 견디기 위해 유리섬유가 자주 사용된다.
• 사용된 모터에 125그램 이상의 추진제가 들어있다.
• 사용된 모터의 충격량이 160 뉴턴-초를 초과하거나(H 클래스 이상) 총 충격량이 320 뉴턴-초를 초과하는 여러 모터를 사용한다.
• 정확한 요구사항은 관할 지역마다 다르다.

같이 보기

• 아마추어 로켓 모터 분류
• 아마추어 로켓공학
• 이산화탄소 로켓
• 모형 로켓공학 잡지
• 로켓 페스티벌
• 서멀라이트
• 물로켓

외부 링크

• 그림으로 보는 3D 모형 로켓
• 미국 FAA 발사 규정