The floating ring seal is used in an oxidizer and a fuel pump of the turbo pump unit in the liquid rocket engine to optimize a leakage without rubbing phenomenon. The damper floating ring seal, one of the floating ring seals, is with round hole pattern surfaces. It can reduce the leakage by increased friction factor that obtained from experimental data. In this paper, the leakage test about floating ring seal and damper floating ring seal was conducted. The test result showed the leakage performance of damper floating ring seal was better than the leakage performance of floating ring seal. With the leakage test the lock-up and rotation test about seal was conducted and that position is measured. The relatively large lock-up eccentric ratio was obtained from the test result of damping floating ring seal. The attitude angle of seal increases with increasing of shaft rotation.
The floating ring seal is used in an oxidizer and a fuel pump of the turbo pump unit in the liquid rocket engine to optimize a leakage without rubbing phenomenon. The damper floating ring seal, one of the floating ring seals, is with round hole pattern surfaces. It can reduce the leakage by increased friction factor that obtained from experimental data. In this paper, the leakage test about floating ring seal and damper floating ring seal was conducted. The test result showed the leakage performance of damper floating ring seal was better than the leakage performance of floating ring seal. With the leakage test the lock-up and rotation test about seal was conducted and that position is measured. The relatively large lock-up eccentric ratio was obtained from the test result of damping floating ring seal. The attitude angle of seal increases with increasing of shaft rotation
초소형 터보제트엔진에 적용되는 슬링거 인젝터 시스템의 분무특성을 파악하기 위한 연구를 수행 하였다. 이 연료 분사시스템은 엔진의 회전축으로부터 발생된 원심력에 의하여 연료가 연소기 내부로 공급되고, 액체연료의 미립화를 초래한다. 시험장치는 고속으로 회전하는 Spindle, 슬링거 인젝터, 가압식 물탱크, 아크릴 케이스로 구성하였다. 분무입자의 크기 및 속도를 측정하기 위해 PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) 시스템을 사용하였고, Nd-Yag Laser를 광원으로 사용하여 분무를 가시화 하였다. 시험결과 SMD(Sauter Mean Diameter)는 회전수, 유량, Injection Orifice 수에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 이러한 실험적 연구로부터 이 시스템의 분무특성을 이해할 수 있었고, 초소형 터보제트엔진에 적합한 슬링거 인젝터의 형성을 도출할 수 있었다.
In this study, a 2W micro-gas turbine engine was designed using micro-electro-mechanical systems (MEMS) technology, and experimental investigations of its potential under actual combustion conditions were performed. A micro-gas turbine (MGT) contains a turbo-charger, combustor, and generator. Compressor and turbine blades, and generator coil were manufactured using MEMS technology. The shaft was supported by a precision computer numerical control (CNC) machined static air bearing, and a permanent magnet was attached to the end of the shaft for generation. A heat transfer analysis found that the cooling effect of the air bearing and compressor was sufficient to cover the combustor's high temperature, which was verified in an actual experiment. The generator performance test showed that it can generate 2W at design rotational speed. Prototype micro-gas turbine generated maximum 1 mW electric power and lasted up to 15 minutes.
스마트 무인기의 엔진은 터보 축 엔진이지만 추진계통 제어는 회전익 항공기와 고정익 항공기에 필요한 특성을 모두 가져야 한다. 향후 전자식 엔진제어기를 개발하기 위해서는 틸트 로터 항공기의 엔진 운용 경험과 데이터를 축적할 필요가 있다. 이를 위해 정상상태 및 천이 상태에서의 엔진성능을 예측할 수 있는 프로그램을 활용하여 비행시험 데이터를 보완할 수 있다. 본 연구에서는 비행시험으로부터 수집한 엔진성능 데이터를 이용하여 동적 거동 해석 프로그램을 개발하고, 비행시험 결과 및 정상상태 엔진성능예측 프로그램으로 계산한 결과와 비교하여 프로그램의 정확도를 검증하였다.
The floating ring seal has an advantage to find the optimum position by itself, which is used in the turbo pump of a liquid rocket. The main purpose of seals is to reduce the leakage. Especially, seals of the turbo pump for the liquid rocket engine are operated under the serious conditions such as high pressure above 10 MPa, very low temperature about $-180^{\circ}C$ and high rotating speed above 25,000 rpm. So, rotordynamic stability is very important for the system stability. In this paper, the leakage and dynamic characteristics of floating ring seals were investigated by a experimental and analytical method. The theoretical results of the leakage performance for the floating ring seal showed much higher than that of experimental results. On the other hand, the results of stiffness and damping characteristics showed similarity each other. As the shaft speed was increasing, the whirl frequency ratio was increased in the experimental results.
본 연구에서는 대상엔진의 설계점, 정적 탈설계점 및 동적 탈설계점 성능해석을 위하여 상용코드(GSP)와 함께 기 개발한 해석용 코드를 사용하였다 고도, 속도 및 출력변화를 포함하는 다양한 임무조건에 따른 엔진의 정적 성능과 이를 바탕으로 한 동적 특성도 분석하였다. 특히, Power setting 자체보다는 Throttle setting을 통한 출력과 엔진 회전수, 그리고 터빈의 열 과부하특성을 응답시간과 함께 예측함으로서 추후 엔진제어장치인 FADEC 시스템 설계에 활용토록 하였다.
본 연구에서는 대상 엔진의 설계점, 정적 탈설계점 및 동적 탈설계점 성능해석을 위하여 상용코드(GSP)와 함께 기 개발한 해석용 코드를 사용하였다. 고도, 속도 및 출력변화를 포함하는 다양한 임무조건에 따른 엔진의 정적 성능과 이를 바탕으로 한 동적 특성도 분석하였다. 특히, Power setting 자체보다는 쓰로틀 조정을 통한 출력과 엔진 회전수, 그리고 터빈의 열 과부하특성을 응답시간과 함께 예측함으로서 추후 엔진제어장치인 FADEC 시스템 설계에 활용토록 하였다.
본 논문에서는 항공기용 터보 축 엔진의 결함 진단 알고리즘을 개발하지 위해 Support Vector Machine(SVM)과 인공신경망(ANN)을 이용하였다. SVM을 이용하여 결함 위치를 판별한 후 인공신경망이 선택적으로 학습하는 분할 학습 알고리즘(SLA)을 제안하였으며 이를 고도 변화에 따른 가스 터빈 엔진의 결함 진단에 적용하여 분류 속도 및 예측 정확률 개선 가능성을 확인하였다.
In this paper, we investigate the rotordynamic characteristics of turbopump system for 9.5ton thrust liquid rocket engine. A finite element method is used to analyze the vibratior characteristics of a rotor-bearing system. The turbopump rotating system is modeled by shaft with sixty elements, nine rigid disks, four ball bearings and four floating ring seals. The calculation results show that the margin of 1st critical speed is increased from 12% to 68% by use of elastic damping ring. In addition, the margin of the 2nd critical speed near the operating speed is increased from 30% to 63% by the stiffness and damping of floating ring seals.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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