Study on Structural Characteristic for Durability Insurance of Turbopump Turbine

터보펌프 터빈의 내구성 확보를 위한 구조적 특성 연구

The life of a component decreases when it was exposed at the extreme condition. A turbine blade of a turbopump used for a liquid rocket engine is operated under the environment of high temperature and pressure, and experienced high centrifugal force. Thus the durability of the turbopump operated under the these conditions become lower than expected because of the severe fatigue and creep influence. The damage of the turbine being considered the fatigue and the creep influence is estimated to ensure the durability of turbopump turbine. ABAQUS/CAE and MSC.Fatigue are used for the fatigue analysis, and Larson-Miller parameter and robinson's rule are used for the creep analysis. In this paper, comparison and analysis of the fatigue and the creep influence were performed to ensure the life expectancy of turbopump turbine.

극심한 작동환경에 노출되는 부품은 일반적으로 수명이 줄어들게 된다. 액체로켓의 터보펌프는 높은 회전속도로 인한 높은 원심력과 높은 온도와 같은 환경에서 작동한다. 이와 같은 환경에서 작동하는 터보펌프는 극심한 피로와 크리프의 영향으로 재료의 내구성이 떨어지게 된다. 75톤급 터보펌프 터빈의 내구성을 확보하기 위하여 피로와 크리프의 영향을 고려한 손상률을 계산하였다. 터보펌프 피로해석에는 ABAQUS/CAE와 MSC.Fatigue를 사용하여 해석을 수행하였으며, 크리프 해석을 수행하기 위해서 Larson-Miller parameter 곡선과 로빈슨 법칙을 사용하였다. 본 연구에서는 터보펌프의 터빈에 대한 내구성을 확보하기 위하여 피로의 영향과 크리프의 영향을 비교, 분석하였다.