• 제목/요약/키워드: Liquid Rocket Engine Turbopump

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터보펌프식 액체로켓엔진의 시스템 해석 (A System Analysis of the Turbopump Type Liquid Rocket Engine)

  • 이진근;김진한
    • 한국항공우주학회지
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    • 제32권5호
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    • pp.109-115
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    • 2004
  • 액체산소와 등유를 추진제로 사용하는 액체로켓엔진 터보펌프의 기본설계 사양을 도출하기 위한 1차원 시스템 설계 프로그램을 개발하였다. 터보펌프식 액체로켓엔진 시스템으로는 가스발생기 사이클과 단계식 연소 사이클 두 가지 사양을 고려하였다. 시스템 해석을 통하여 엔진 시스템의 유량 밸런스, 추력, 비추력, 혼합비, 터보펌프의 출력, 터빈 팽창비에 대한 분석이 수행되었으며 가스발생기를 제외한 대부분의 설계변수들이 실제 엔진과 잘 일치하는 결과를 얻었다. 본 논문에서는 개발된 1차원 시스템 설계 프로그램을 사용하여 임의의 액체로켓엔진 추력에 대한 터보펌프 기본 사양을 도출할 수 있음을 확인하였다.

7톤급 액체로켓엔진 산화제펌프 임계속도 해석 (Critical Speed Analysis of a 7 Ton Class Liquid Rocket Engine Oxidizer Pump)

  • 전성민;윤석환;최창호
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.1-6
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    • 2015
  • A critical speed analysis of oxidizer pump was peformed for a 7 ton class liquid rocket engine as the third stage engine of the Korea Space Launch Vehicle II. Based on the previously developed experimental 30 ton class turbopump and presently developing 75 ton class turbopump for the first and second stage rocket engine of Korea Space Launch Vehicle II, a layout and configuration of the 7 ton class turbopump rotor assembly are determined. A ball bearing stiffness analysis and rotordynamic analysis are performed for both of the bearing unloaded condition and loaded condition. Structural flexibility of the oxidizer pump casing is also included to predict critical speeds. From the numerical analysis, it is confirmed that the rotor system acquires sufficient separate margin of critical speed as a sub-critical rotor even though decrease of critical speed due to the casing structural flexibility.

액체로켓엔진용 터보펌프의 고온 성능시험 (Hot Test of a Turbopump for a Liquid Rocket Engine)

  • 홍순삼;김대진;김진선;김진한
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제33권12호
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    • pp.933-938
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    • 2009
  • Hot test of a full-scale turbopump for a 30-ton-thrust liquid rocket engine was carried out. The turbopump is composed of an oxidizer pump, a fuel pump, and a turbine on a single shaft. Model fluid was used in the test, that is, hot air for the turbine and water for the pumps. The turbopump was operated stably at full speed for 120 seconds. In terms of performance characteristics of pumps and turbine, the results from the turbopump assembly test are compared with those from the turbopump component tests which were performed at about half of the design rotational speed.

1-D 모델링을 통한 터보펌프식 액체로켓 엔진의 동적 특성 해석 (One Dimensional Analysis for Dynamic Characteristics of Turbopump-fed Liquid Rocket Engine)

  • 손민;구자예
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제4권1호
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    • pp.1-9
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    • 2010
  • As the rocket KSLV-1 called NARO was launched lately, development of domestic rocket technology has been accelerated elastically. Since the rocket technology needs a lot of empirical data, a variety of experiments should be done and lots of time have to be spent for accumulating the foundation of technology. However using a computer can be the solution to close a gap of technique because the simulation can be executed in short time against real experiments and calculate a multiplicity of cases easily. In this research, the transient analysis of turbopump-fed liquid rocket system was worked by the one dimensional modeling. The rocket system consists of the modulized components that are engine, turbopump and so on. For 70 ton class system, the rocket transient process of starting was studied and the performance analysis in steady condition was achieved. In addition, the estimation of nozzle internal flow was investigated by using a nozzle coefficient.

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75톤급 로켓엔진용 터보펌프의 실회전수 상사매질 시험 (Model-Fluid Full-Speed Test of a Turbopump for a 75 Ton Class Rocket Engine)

  • 홍순삼;김대진;김진한
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제7권4호
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    • pp.49-54
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    • 2013
  • A turbopump for a 75 ton class liquid rocket engine was tested at full speed for 20 seconds using model fluid. Liquid nitrogen is used for the oxidizer pump, water for the fuel pump, and hot gas for the turbine. The non-cavitating head of pump from the turbopump assembly test showed a good agreement with that from the pump component test. The relative difference of turbine efficiency between the turbopump assembly test and the turbine component test was 0.3% only. Suction performance from the turbopump assembly test was higher than that of pump component test, which resulted from the thermodynamic effect of cavitation.

액체로켓엔진 시스템 Lay-out 설계 개념 연구 (Study of Lay-out Design Concept for Liquid Rocket Engine System)

  • 정용현;이은석
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제1권4호
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    • pp.42-45
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    • 2007
  • The process of Lay-out design and assembly for liquid rocket engine was presented and the Lay-out design for main components of liquid Rocket engine system was studied. Vertical direction is recommended in the case of turbopump's arrangement. If the length of pipe between gas-generator with turbopump's turbine is shorter, gas-generator is stable. The arrangements of main valves are recommended as near disposition to combustion chamber, because shut-down process time is shorter. Interference with launch vehicle and structural strength considering gimbal actuator's force and control performance is considered in the case of gimbal actuator's supporter design.

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액체로켓엔진 시스템 정현파 진동 구조해석 (Structural Analysis of Sinusoidal Vibration Load for Liquid Rocket Engine System)

  • 정용현;이은석;박순영;양창환;정진택
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.20-23
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    • 2009
  • The structural analysis of liquid rocket engine was performed in the case of sinusoidal vibration load to verify structural safety. The finite element model is composed with main liquid rocket engine components, combustion chamber, turbopump, gas-generator, pyro-starter, main pipes, main valve, heat-exchanger, gimbal-mount and brackets. Natural vibration mode analysis and structural analysis for sinusoidal vibration load were performed. The natural mode frequency of liquid rocket engine is twice than that of launch vehicle. In the case of stress result of sinusoidal vibration load, the part of maximum stress has 1.4 margin, so the engine structure is safe for sinusoidal vibration load.

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낮은 입구압력 조건에서 캐비테이션 불안정성에 의한 액체로켓엔진의 작동 특성 (Operational Characteristic of Liquid Rocket Engine by Cavitation Instability at Low Inlet Pressure Condition)

  • 김대진;강병윤;최창호
    • 한국추진공학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.93-100
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    • 2020
  • 액체로켓엔진의 터보펌프는 추진제 상태 변화로 인한 캐비테이션 발생을 최소화하기 위해 인듀서를 사용한다. 그러나 인듀서에서 발생하는 캐비테이션 불안정성은 엔진 개발의 큰 문제점으로 알려져 있다. 본 논문에서는 한국형발사체 1단용 엔진이 낮은 입구압력 조건에서 작동될 때 캐비테이션 불안성에 의한 엔진 작동 특성을 검토하고 엔진의 신뢰도를 확인하고자 하였다. 산화제펌프의 캐비테이션 불안정성을 대표하는 특성주파수가 산화제펌프와 연료펌프를 비롯한 엔진 여러 곳에 부착된 동압센서, 가속도계, 스트레인 게이지 등의 신호에서 뚜렷하게 관찰되었다.

7톤급 액체로켓엔진 터보펌프 임계속도 해석 (Critical Speed Analysis of a 7 Ton Class Liquid Rocket Engine Turbopump)

  • 전성민;김진한
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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    • pp.11-15
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    • 2012
  • 한국형발사체 상단엔진에 사용될 7톤급 액체로켓엔진용 터보펌프의 임계속도 해석이 이루어 졌다. 7톤급 터보펌프는 기 개발된 실험용 30톤급 터보펌프 및 현재 개발 중인 한국형발사체 1, 2단 엔진용 75톤급 터보펌프의 기본 개념을 채용하여 1축 터보펌프로 설계가 진행 중이다. 2개의 볼 베어링으로 지지되는 산화제펌프 회전체와 역시 2개의 볼 베어링으로 지지되는 연료펌프-터빈 회전체는 스플라인 축으로 연결되어 설계 속도에서 작동한다. 본 연구에서는 회전체동역학 해석을 수행하여 터보펌프가 sub-critical 회전체로서 충분한 임계속도 분리 여유를 확보하는 지를 검토하였다.

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75톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 조립체의 상사매질 성능시험 (Performance Test of Turbopump Assembly for 75 Ton Liquid Rocket Engine Using Model Fluid)

  • 홍순삼;김진선;김대진;김진한
    • 한국추진공학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.56-61
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    • 2011
  • 추력 75톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 조립체 실물형에 대하여 정격 회전수에서 성능시험이 수행되었다. 실매질 대신 상사매질을 사용하였는데 산화제펌프에는 액체질소, 연료펌프에는 물, 터빈에는 고온 공기가 공급되었다. 시험 중 터보펌프는 안정적으로 운전되었으며 성능 요구조건을 만족시켰다. 운전 초기의 회전수 상승구간에서도 펌프의 양정계수와 유량계수는 일정하게 유지되었다. 터보펌프 단품 성능시험과 조립체 성능시험 결과를 비교할 때 펌프 양정계수와 터빈 효율이 두 종류의 성능시험에서 비교적 잘 일치하였다.