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고추력 액체 로켓 엔진용 터보펌프의 회전체동역학 해석
Rotordynamic Analysis of a High Thrust Liquid Rocket Engine Turbopump 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.36 no.7, 2008년, pp.688 - 694  

전성민 (한국항공우주연구원 터보펌프팀) ,  곽현덕 (한국항공우주연구원 터보펌프팀) ,  윤석환 (한국항공우주연구원 터보펌프팀) ,  김진한 (한국항공우주연구원 터보펌프팀)

초록
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볼 베어링과 펌프 비접촉 실의 동특성을 고려하여 고추력 액체 로켓 엔진용 터보펌프의 회전체동역학 해석이 수행되었다. 회전 고유진동수와 감쇠비를 예측하기 위하여 회전속도에 따른 복소 고유치 해석이 수행되었다. 동기 회전체 질량 불평형 응답과 시간 과도 응답 해석을 통하여 회전체의 임계속도와 불안정 운전 시작 속도가 확인되었다. 수치 해석 결과로부터 후방 베어링 강성이 임계속도와 불안정성 예측에 있어서 가장 중요한 인자로 확인되었는데, 이는 1차 모드가 터빈부 회전축 굽힘 모드인 것에 기인한다. 임계속도에 있어서 펌프 실의 영향은 후방 베어링 강성이 감소할수록 그리고 전방 베어링 강성이 증가할수록 확대되는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A rotordynamic analysis is performed for a high thrust class liquid rocket engine turbopump considering the dynamic characteristics of ball bearings and pump noncontact seals. Complex eigenvalue problems are solved to predict the rotating natural frequencies and damping ratios as a function of rotat...

주제어

#터보펌프   #회전체 동역학   #임계속도   #불안정성  

참고문헌 (14)

  1. Kim, J., Lee, E. S., Choi, C. H. and Jeon, S. M., "Current Status of Turbopump Development in Korea Aerospace Research Institute, "IAC-04-S.P.17, International Astronautical Congress 2004, Vancouver, Canada, October 2004 

  2. Kim, J., Hong, S. S., Jeong, E. H., Choi, C. H. and Jeon, S. M., "Development of a Turbopump for a 30 Ton Class Engine", AIAA Paper 2007-5516, 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, Cincinnati, OH, July 2007 

  3. 전성민, 곽현덕, 윤석환, 김진한, "액체로켓 터보펌프의 임계 속도 해석", 한국항공우주학회지, 제33권 제 6호, 2005, pp. 92-99 

  4. 전성민, 곽현덕, 윤석환, 김진한, "케이징 구조 유연성을 고려한 터보펌프 임계 속도 해석", 한국항공우주학회지, 제 34권 제 6호, 2006, pp. 92-97 

  5. Jeon, S. M., Kwak, H. D., Yoon, S. H. and J. Kim, "Rotordynamic Analysis of a Turbopump with the Casing Structural Flexibility", Journal of Propulsion and Power, Vol. 24, No. 3, 2008, pp. 433-436 

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  6. Childs, D. W., "The Space Shuttle Main Engine High-Pressure Fuel Turbopump Rotordynamic Instability Problem", Journal of Engineering for Power, Vol. 100, 1978, pp. 48-57 

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  7. Childs, D. W. and Moyer, D. S., "Vibration Characteristics of the HPOTP (High Pres- sure Oxygen Turbopump) of the SSME (Space Shuttle Main Engine)", Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 107, 1985, pp. 152-159 

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  8. Brune, C. and Lassoudiere, F., "Rotordynamics of the Vulcain $LH_2$ Turbopump Comparison between Test Results and Dynamic Analysis Calculations", Proceedings of 3rd International Conference on RotorDynamics, 1990, pp. 353-360 

  9. Hashimoto, T., Yoshida, M., Watanabe, M., Kamijo, K. and Tsujimoto, Y., "Experimental Study on Rotating Cavitation of Rocket Propellant Pump Inducers", Journal of Propulsion and Power, Vol. 13, No. 4, 1997, pp. 488-494 

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  10. Shimura, T., Yoshida, M., Kamijo, K., Uchiumi, M., and Yasutomi, Y., "Cavitation Induced Vibration Caused by Rotating-Stall-Type Phenomenon in LH2 Turbopump", The 9th of International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery, Honolulu, Hawaii, February 2002 

  11. Uchiumi, M., Hori, S., Sakazume, N. and Kamijo, K., "Ground-Test and Flight Results of LE-7A FTP with an Alternate Inducer", Journal of Propulsion and Power, Vol. 22, No. 1, 2006, pp. 169-173 

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  12. Childs, D. W., Turbomachinery Rotordynamics-Phenomena, Modeling, and Analysis, JOHN WILEY & SONS, New York, 1993 

  13. Childs, D. W. and Kim, C., "Analysis and Testing for Rotordynamic Coefficients of Turbulent Annular Seals With Different, Directionally-Homogeneous Surface-Roughness Treatment for Rotor and Stator Elements", Journal of Tribology, Vol. 107, 1985, pp. 296-306 

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  14. ISO Standard 1940, 1998, Mechanical Vibration - Balance Quality Requirements of Rigid Rotors, Part I : Determination of Permissible Residual Unbalance, 1st Ed. 

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