초록
액체로켓추진시스템에서 추진제 가압시스템은 추진제가 저장되어 있는 탱크의 얼리지 공간에 가압제인 가스를 제어된 압력으로 공급하는 것이다. 이러한 추진제 가압시스템의 가장 중요한 설계변수는 가압제를 저장하고 있는 탱크에서 토출되는 가압제의 온도이며, 기체상태인 가압제의 밀도는 토출되는 가압제의 온도에 따라 민감하게 변한다. 일반적으로 고추력을 요구하는 극저온 추진제가 적용되는 추진기관에서는 가압제를 고밀도 고압으로 저장하여 가압제 탱크의 무게를 줄이기 위하여 가압제 저장탱크를 극저온 추진제 탱크 내부에 설치하는 극저온 저장 가압시스템을 사용한다. 본 연구에서는 가압제가 가압제 저장탱크에서 토출 될 때 강하되는 온도 변화를 실험 및 해석을 통하여 고찰하였다. 본 연구에 적용된 유체는 외부유체로 공기와 액체산소 그리고 가압제로 $GN_2$와 GHe를 각각 사용하였다.
Propellant pressurization system in liquid rocket propulsion system plays a role supplying pressurant gas at a controlled pressure into the ullage space of propellant tanks. The most important design parameter for such propellant pressurization system is the temperature of pressurant gas fed from pressurant tank. Such pressurant is gaseous state, of which density is very sensitive to the temperature of pressurant. Generally for the propulsion system, which requires high thrust and is consisted of cryogenic propellant the pressurant is stored at high density and high pressure to reduce the weight of pressurant tanks, which are placed inside of cryogenic propellant tank. That is called cryogenic storage pressurization system. This study investigates the temperature variation of pressurant at the time when the pressurant is coming out of pressurant tank experimentally as well as numerically. Fluids used in this study are air and liquid oxygen as outer fluid and gaseous nitrogen and gaseous helium as pressurant respectively.
