Review of Propellant Vibration and Control of Liquid Rocket Fuselage Feeding System

액체로켓 기체공급계의 추진제 진동특성 및 제어기술 동향

Fuselage propellant feeding system should supply propellants to engine with required flow rate, temperature and pressure. Propellant vibration in engine and feeding line changes feeding characteristics, and frequently inhibits to satisfy the required feeding requirements. Sloshing and POGO vibration are known to be the major vibration phenomena. Concerning sloshing and POGO, vehicle control and structural dynamics aspects are extensively studied, whereas, its effect on propellant feeding performance is not clearly understood. This paper focuses on the deviation of required feeding performance due to propellant vibration. Overall characteristics of propellant vibration and its effect on propellant supply to engine are reviewed and control mechanism for suppressing vibration is introduced.

액체로켓 기체공급계는 추진제를 요구되는 유량, 온도, 압력으로 엔진에 공급하여야 한다. 이를 위한 정상상태의 공급특성은 기존의 열역학 및 열전달, 유체역학 이론을 적용하여 해석하며 방법론이 잘 정립되어 있다. 발사체의 비행 중에 발생하는 탱크와 공급배관에서의 추진제의 진동은 정상상태의 공급특성을 변하게 하며 추진제공급 요구조건을 만족시키지 못하게 한다. 이러한 진동을 발생시키는 것으로서 발사체의 가속도로 인한 슬로싱 및 엔진의 추력섭동에 의해 배관 내 추진제가 진동하는 포고 불안정이 있다. 포고와 슬로싱에 의한 발사체 제어와 구조측면에서 미치는 영향에 대해서는 기존에 많은 연구가 있으나 추진제 공급특성에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 추진제의 진동이 엔진으로의 추진제 공급에 미치는 영향을 기존 자료를 이용하여 살펴보고 진동을 제어하기 위한 기구를 살펴본다.