• 제목/요약/키워드: 액체로켓엔진용 터보펌프

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터보펌프의 속도복식 터빈에 대한 성능 연구 (Experimental Study of the Velocity Compound Turbine in Turbopump)

  • 이항기;정은환;박편구;김진한
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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    • pp.38-44
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    • 2011
  • 75톤급 액체로켓엔진용 터보펌프에 장착되는 속도복식 터빈에 대한 성능 시험을 수행하였다. 1열 로터와 리버싱 베인 사이에 누설 유량을 줄이는 씰을 설치하여 씰 간극이 성능에 미치는 영향을 실험하였다. 그리고 속도복식 터빈과 단단으로 구성된 기본형 터빈을 비교하여 회전수에 따른 후방 압력 변화와 함께 성능에 미치는 영향을 살펴보았다.

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30톤급 엔진용 터보펌프 실매질 고온시험 (Hot-Fire Test of a Turbopump for a 30 Ton Class Engine in Real Propellant Environment)

  • 홍순삼;김진선;김대진;김진한
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.11-17
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    • 2009
  • 가스발생기 사이클의 추력 30톤급 액체로켓엔진용 터보펌프에 대하여 실매질 고온 시험이 이루어졌다. 산화제펌프와 연료펌프에는 각각 액체산소, 케로신이 공급되고 터빈에는 고온의 가스가 공급되며이 가스는 펌프로부터 배출되는 추진제의 일부를 가스발생기에서 연소시켜 생성된다. 터보펌프는 시험중에 설계점과 탈설계점의 전 영역에서 안정적으로 작동하였고 성능 요구 조건을 만족시켰다. 본 논문에서는 여러 차례의 시험 중에서 단일 운전으로 세 운용점에서 총 120초간 작동된 경우에 대하여 터보펌프에 관심을 두고 시험결과를 소개한다. 펌프와 터빈의 성능 특성 관점에서 터보펌프 조립체의 실매질 고온 시험 성능시험 결과와 터보펌프 구성품의 상사 성능 시험 결과가 양호하게 일치하였다.

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한국형 발사체용 터보펌프 조립체 시험에서의 캐비테이션 불안정성 (Cavitation Instability of Turbopump Assembly Test for KSLV-II)

  • 김대진;최창호;김진선
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제14권5호
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    • pp.100-106
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    • 2020
  • 액체로켓엔진용 터보펌프는 작동 조건에서 캐비테이션 불안정성에 노출되며, 이는 터보펌프의 안정성에 영향을 미친다. 이를 확인하기 위해 터보펌프 조립체 시험 중 나타난 캐비테이션 불안정성의 특징을 살펴보았다. 시험 중 산화제펌프는 대표적인 캐비테이션 불안정성인 초조화 선회 캐비테이션과 부착 비대칭 캐비테이션에 노출되었다. 캐비테이션 불안정성이 발생되지 않는 조건에서 작동했던 연료펌프에서도 산화제펌프의 초조화 선회 캐비테이션에 의한 진동이 확인되었다.

노즐-로터 간극이 초음속 터빈의 성능에 미치는 영향에 대한 수치해석 연구 (Numerical Investigation of the Effect of Nozzle-Rotor Axial Clearance on the Supersonic Turbine Performance)

  • 박편구;정은환;김진한
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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    • pp.331-336
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    • 2006
  • 초음속 터빈의 로터와 노즐사이의 간극은 터빈의 성능과 운전의 안정성에 직접적인 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 30톤급 개방형 액체로켓엔진용 터보펌프의 구동원으로 개발된 초음속 터빈에 대하여 노즐과 로터의 간극이 변화된 형상을 구현하고 이에 대한 계산을 수행한 후 그 결과를 분석하였다. 계산결과로부터 노즐-로터 간극이 증가함에 따라 이 영역에서의 전압력 손실이 증가하고 이에 따른 터빈 성능이 감소함을 확인하였다.

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액체로켓엔진용 파이로시동기의 설계 및 연소시험연구 (Design and Hot Fire Tests of the Pyrostarter for Liquid Rocket Engines)

  • 강상훈;장제선
    • 한국추진공학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.48-55
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    • 2014
  • 본 연구에서는 액체로켓엔진의 시동을 위한 파이로시동기의 설계 및 연소시험 연구를 수행하였다. 엔진의 시동 시에 터보펌프 RPM의 급격한 상승을 막기 위해 퇴행형 질량유량 선도를 적용하였으며, 연소 종단 시점에서 급격한 유량 감소 또한 구현하였다. 연소시험결과 파이로시동기 압력선도 및 연소 온도가 설계요구조건에 부합하는 것으로 확인되었으며, 점화제 변화연구를 통해 연소생성물 개선 및 안정적 점화를 구현하였다.

75톤급 액체로켓엔진용 연료펌프의 수류시험 (Water Tests of Fuel Pump for 75-ton Class Liquid Rocket Engine)

  • 김대진;최창호;홍순삼;곽현덕;김진한
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제14권1호
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    • pp.61-65
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    • 2011
  • A series of water tests of a fuel pump for liquid rocket engines are performed at a room temperature. According to the test results, the head coefficient of the pump follows the conventional similarity rule - unlike this, the pump shows better efficiency with higher rotational speed. Also, it is found that the pressure at the rear bearing outlet is higher than expected because the inlet of bypass pipe line is narrow. Furthermore, the cavitation performance of the fuel pump is found to be sufficient for the engine operation and is better at the lower flow ratio and higher rotational speed.

75톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 실매질 성능시험 (Performance Test of a 75-tonf Rocket Engine Turbopump)

  • 정은환;곽현덕;김대진;김진선;노준구;박민주;박편구;배준환;신주현;왕승원;윤석환;이항기;전성민;최창호;홍순삼;김성룡;김승한;우성필;한영민;김진한
    • 한국추진공학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.86-93
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    • 2016
  • 75톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 개발 시제에 대한 조립체 성능시험이 터보펌프 실매질 시험설비에서 수행되었다. LN2와 케로신을 적용한 첫 시험에서는 터보펌프 구성품들의 조립체 상태에서의 수력/공력 성능 및 출력 매칭 점검이 설계회전수 근방에서 이루어 졌으며 LOX와 케로신을 적용한 실매질 시험에서는 터보펌프의 설계성능 및 엔진운용영역 탈설계 성능 검증이 이루어졌다. 탈설계시험의 경우, 내구성 검증을 위해 엔진의 운용시간을 초과하여 터보펌프가 운용되었으며 펌프입구압력을 설계 요구 유효흡입양정(NPSHr)에 가깝게 설정하여 흡입성능 검증을 병행하였다. 개발된 75톤급 액체로켓용 터보펌프는 성능, 운용시간의 엔진 요구규격을 만족시키는 것으로 확인되었다.

터보펌프 터빈의 성능 및 노즐-로터 간극의 영향에 대한 실험적 고찰 (Experimental Investigation of Turbopump Turbine : Turbine Performance and Effect of Nozzle-Rotor Clearance)

  • 정은환;강상훈;신동윤;박편구;김진한
    • 한국추진공학회지
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    • 제10권2호
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    • pp.78-86
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    • 2006
  • 30톤급 개방형 액체로켓엔진용 터보펌프 터빈에 대한 시험을 수행하였다. 작동유체는 고압공기를 이용하였다. 다양한 압력비 및 회전수에 대하여 터빈 성능을 측정하였으며 아울러 노즐-로터간 간극이 터빈 성능에 미치는 영향에 대하여 실험적으로 관찰하였다. 터빈압력비 13.5, 설계속도비 0.25에서 터빈의 효율은 51.1%로 나타났다. 노즐-로터간 간극은 터빈성능에 큰 영향을 주는 것으로 측정되었는데 상사시험조건에서 설계 간극 기준 약 1mm의 축간극 감소는 약 3.5% 터빈효율증가를 가져오는 것으로 나타났다.

액체로켓엔진용 가스발생기의 연소성능시험 (Combustion Performance Tests of Fuel-Rich Gas Generator for Liquid Rocket Engine at Design Point)

  • 한영민;김승한;문일윤;김홍집;김종규;설우석;이수용;권순탁;이창진
    • 한국연소학회:학술대회논문집
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    • 대한연소학회 2003년도 제27회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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    • pp.125-130
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    • 2003
  • 본 논문에서는 액체로켓엔진에서 터보펌프의 160kW급 터빈을 구동하고, 액체산소와 케로신을 추진제로 사용하는 가스발생기의 설계점 연소성능시험 결과에 대해 논의하였다. 충돌형 F-O-F 인젝터, 물냉각 채널을 가진 연소실, torch ignitor, turbulence ring 그리고 측정 링을 갖는 가스발생기에 대해 기술하였고, 점화, 연소, 종료 등의 시험 cyclogram에 대해 언급하였다. 설계점에서의 연소시험 및 turbulence ring 장착여부, 연소실 길이 변화에 따른 연소시험의 결과들에 대해 기술하였다. 연소시험 결과 가스발생기는 설계점에서 안정된 작동성을 보여주었고, 연소압력 및 온도 등의 성능이 예측치에 근접하는 결과를 보여 주었다. Turbulence ring은 출구에서의 가스온도를 균일하게 분포시켜 효과적인 혼합 장치임을 보여 주었고, 4-6msec 정도에서의 잔류시간에서는 연소효율의 차이가 크지 않음을 알 수 있었다. 가스발생기 출구에서의 온도는 공급되는 추진제의 O/F ratio에 따라 매우 민감하게 반응함을 알 수 있었다.

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충돌형 분사기 형태의 액체로켓엔진용 가스발생기 연소성능시험 (Combustion Performance Tests of Fuel-Rich Gas Generator for Liquid Rocket Engine Using an Impinging Injector)

  • 한영민;김승한;문일윤;김홍집;김종규;설우석;이수용;권순탁;이창진
    • 한국추진공학회지
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    • 제8권2호
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    • pp.10-17
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    • 2004
  • 본 논문에서는 액체로켓엔진용 160 kW급 터보펌프의 터빈을 구동하고, 액체산소와 케로신을 추진제로 사용하는 연료 과잉 가스발생기의 설계점 연소성능시험 결과에 대해 논의하였다. 충돌형 F-O-F 분사기로 구성된 헤드부, 물냉각 채널 연소실, torch igniter, turbulence ring 그리고 측정 링을 갖는 가스발생기에 대해 기술하였고, 설계점에서의 연소시험 및 turbulence ring 장착여부. 연소실 길이 변화에 따른 연소시험의 결과들에 대해 기술하였다. 연소시험 결과 가스발생기는 설계점에서 안정된 작동성을 보여주었고. 연소압력 및 온도 등의 성능은 예측치에 근접하는 결과였다. Turbulence ring은 출구에서의 가스온도를 균일하게 분포시켜 효과적인 혼합 장치임을 보여 주었고, 4∼6msec 정도에서의 연소가스 잔류시간은 연소효율에 큰 영향을 주지 않았다. 가스발생기 출구에서의 온도는 공급되는 추진제의 O/F ratio에 따라 매우 민감하게 변화하였다.