Transient Analysis of a Liquid Rocket Engine System Considering Thrust Control

It is essential to develop a transient analysis model for the turbopump-fed type liquid rocket engine development, especially for deriving the number of test and its parameters. In this study we proposed a mathematical model of turbopump-fed type liquid rocket engine, and inspected transient mode changes of a rocket engine according to variations of thrust control valve opening ratio. To verify the results, we solved the same problem with AnaSyn software from Russia, and concluded that the results of transient code we developed deviated within 2% from AnaSyn results. Also, using the transient engine analysis code we showed the possibility to find out the system level design Parameters of the components. For example, we modeled a pressure stabilizer which is used to control the consistency of mixture ratio in the gas generator as forced damping system, and found the stability range of the natural frequency and the damping ratio with the transient engine system analysis code.

추력 제어를 고려한 액체로켓 엔진시스템 과도해석

액체로켓 엔진시스템에 있어서 과도 해석은 시스템 시험 항목이나 시험 횟수의 선정과 개발 기간 등의 단축을 위해 반드시 필요한 항목이다. 본 연구에서는 터보펌프 공급식 로켓 엔진의 수학적 모델을 구성하였으며. 이를 이용하여 추력 제어 밸브의 개도 변화에 따른 엔진의 작동 모드 변화에 대한 과도해석을 수행하였다. 검증을 위하여 AnaSyn을 이용한 모드 해석 결과와 비교하여 2% 범위 내로 일치하는 것을 확인하였다. 또한 로켓 엔진 시스템의 과도해석 모델을 이용하여 엔진 구성품에 대한 시스템 차원의 설계 변수 결정이 가능함을 보였다. 압력안정기(pressure stabilizer)는 가스발생기 혼합비를 균일하게 유지시켜주는 장치로서, 이에 대한 감쇠 강제진동 모델을 세워 고유진동수와 감쇠비의 함수로 안정 영역을 구하였다.