저추력 액체로켓엔진의 추력 측정 장치 개발 및 신뢰도 평가 기법에 관한 연구

The Study on the Development of Thrust Measurement System and Reliability Appraisal Technique for Low-Thrust Liquid Rocket Engine

  • 이동형 (충남대학교 항공우주공학과) ;
  • 이양석 (충남대학교 항공우주공학과) ;
  • 고영성 (충남대학교 항공우주공학과) ;
  • 김유 (충남대학교 기계공학과) ;
  • 김선진 (청양대학교 소방안전관리학과) ;
  • 문일윤 (한국항공우주연구원 발사체미래기술팀) ;
  • 이형술 (국방과학연구원 4본부 1부)
  • 발행 : 2009.06.30

초록

추진기관의 개발 단계에 있어서 정확한 추력 성능 평가는 매우 중요한 부분을 차지한다. 특히 저추력 액체로켓엔진의 경우 측정오차 및 추진제 공급시스템으로 인한 추력 손실이 측정된 추력에 미치는 영향은 상당하다. 본 연구에서는 이들의 영향을 최소화하는 기존의 추력 측정 장치를 보완한 정 추력 측정 범위 150 ~ 1500 N, 추력 측정오차 10 N 이하의 추력 측정 장치를 개발하여 작은 추력을 발생하는 액체로켓엔진의 정확한 추력 측정을 가능하도록 하였다. 또한, 추력단계별시험을 바탕으로 신뢰도 평가 기법을 확립하여 본 연구에서 개발한 추력 측정 장치의 추력 측정 정확도 및 신뢰성을 향상시켰다.

Accurate thrust measurement is very important when developing an engine of propulsion system. Especially for a low thrust liquid rocket engine(LRE), accuracy of thrust is seriously affected by thrust measurement errors and thurst losses which are caused by propellant supply system. In this study, a new thrust measurement system is developed for accurate thrust measurement of a low thurst LRE by minimizing these effects. Its thrust measurement range is 150~1500N and the maximum error is below 10N. Also, a reliability appraisal technique is investigated to improve reliability and accuracy of the thrust measurement system.

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참고문헌

  1. A. Bray, G. Barbato, R. Levi, Theory and Practice of Force Measurement, Academic Press, June 1990
  2. 이동형, 이양석, 고영성, 김 유, 김선진, '저추력 액체로켓엔진의 추력 측정 장치에 대한 연구,' 제31회 한국추진공학회 추계학술대회 논문집, 2008, pp.55-59
  3. R. A. Palazian, N. M. Pidorin, V. V. Filimonov, O. B. Korostelev, O. M. Stepanetz, "Thrust Measurement System for Model Combustion Chamber СИУ-5000," NIICHIMMASH, 2000, pp.4-24
  4. 박수환, 박희호, 김 유, 김형육, '액체로켓의 추력 측정 시스템 개발,' 한국추진공학회지, 제5권 2호, 2001, pp.16-23
  5. 박수환, 박희호, 김 유, 조남춘, 금영탁, '액체 로켓 엔진에서의 추력 측정 장치 개발과 calibration에 관한 연구,' 한국추진공학회지, 제6권 1호, 2002, pp.39-46
  6. 김준엽, 장성조, 윤일선, 김도영, '고체추진 로켓모터의 지상연소시험시 발생되는 진동현 상에 관한 연구,' 대한기계학회논문집, 제17권 9호, 1993, pp.2280-2285
  7. 김인태, 허환일, 김정수, 장기원, 이재원, '소형 액체 추진기관 연소 시험을 위한 추력 측정 장치의 성능 특성 연구,' 항공우주학회지, 제32권 9호, 2004, pp.122-129 https://doi.org/10.5139/JKSAS.2004.32.9.122
  8. 이규준, 박익수, 최용규, '고 정확도 추력 계측 시험대 설계기법,' 한국추진공학회지, 제10권 1호, 2006, pp.9-17
  9. 박익수, 이규준, 윤일선, 김중근, '고체 추진기관 6분력 시험대의 모델링 기법,' 한국추진공학회지, 제5권 3호, 2001, pp.79-86
  10. George P. Sutton, Oscar Biblarz, Rocket Propulsion Elements, 7th ed., Wiley Interscience, 2001
  11. Dieter K. Huzel and David H. Huang, Modern Engineering for Design of Liquid Propellant Rocket Engines, AIAA, 1992
  12. 길태옥, 임지혁, 윤영빈, '액체로켓엔진의 연소불안정 현상,' 한국추진공학회지, 제11권 1호, 2007, pp.71-84
  13. 박희호, 김유, 장은영, 이수용, '안정적인 액체연료 공급을 위한 Cavitating Venturi의 응용,' 한국항공우주학회지, 제30권 1호, 2002, pp.88-94 https://doi.org/10.5139/JKSAS.2002.30.1.088