개방형 액체로켓엔진시스템 개념설계를 위한 터보펌프시스템 성능설계

Turbopump System Performance Design for Conceptual Design of Separate Flow Cycle LRE System

본 연구에서는 질유량 최소화 및 고압력비를 요구하는 가스발생기 방식의 개방형 액체로켓엔진(LRE)용 터보펌프유닛(TPU) 성능 설계를 위해 구성품인 비극저온 원심펌프 및 부분분사노즐을 사용하는 1단 충동형 터빈에 대한 성능설계 프로그램을 작성였다. 펌프출구압력, 가스발생기에서의 혼합비 등을 입력값으로 하고 펌프-터빈간의 출력 매칭을 위한 유량밸런싱을 통해 프로그램을 통합하여 기존에 작성한 액체로켓엔진시스템 개념설계 프로그램에 TPU 모듈로 삽입하였으며, 이를 통해 엔진시스템 요구조건 및 가스발생기 질유량 최소화 조건을 만족하는 터보펌프시스템의 기본 설계 조건을 구하여 러시아 엔진 데이터와 비교$\cdot$검토하였다.

In this study, performance design programs for components of a turbopump unit (TPU) in a Liquid Rocket Engine (LRE), that has non-cryogenic centrifugal pumps and 1-stage impulse turbine with partial admission nozzle, were developed. The programs were integrated in a TPU module by balancing the mass flow rate for pump-turbine power, and the module was inserted into the LRE system conceptual design program. The fundamental design conditions, satisfying LRE system requirements and minimum mass flow rate condition of gasgenerator, were found and compared with data from a Russian liquid rocket engine.