Design and Performance Evaluation of a Flow Regulator for Thrust Control of a Liquid Rocket Engine

액체로켓엔진 추력제어를 위한 유량제어밸브의 설계 및 성능 평가

A thrust control valve of a liquid rocket engine plays a role to increase or decrease the thrust of an LRE by modulating the flow rate of propellant into a gas-generator. This paper deals with a flow regulator that has functions of not only modulating thrust but also maintaining constant flow rate regardless of pressure change at inlet or outlet of the flow regulator. A direct acting flow regulator was fabricated and tested for the comparison of experimental and simulation results under steady-state conditions. The drawbacks and limitations of the flow regulator were analyzed. Also the new design of a flow regulator was proposed.

로켓엔진에서 추력제어밸브는 가스발생기로 유입되는 추진제 유량을 변경하여 엔진 추력을 증가 또는 감소시키는 역할을 수행한다. 본 논문에서는 추력 증감의 기능뿐만 아니라 유량제어밸브 입출구 압력 변화에 상관없이 항상 일정한 유량을 유지할 수 있는 유량제어밸브를 다루었다. 직동식 유량제어밸브 시제품을 제작하여 정상상태 성능에 대한 해석 및 실험 결과를 비교하였다. 아울러 제작된 시제품의 단점과 한계를 분석하고 설계 개선안을 제시하였다.