[논문]한국형발사체 1단 클러스터드 엔진 배치 개념

이한주; 오승협

초록
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발사체에서 요구되는 고추력을 생성하기 위해서는 고추력 엔진 1기 혹은 낮은 추력의 엔진 여러 기를 클러스터링하는 방법을 사용한다. 각각의 장단점이 있지만, 발사체를 구성하는 시점에서 가용한 엔진 혹은 개발 가능한 엔진을 사용하여 요구 추력을 생성하게 된다. 한국형발사체의 1단 추진기관 시스템에 요구되는 추력은 300톤급으로 단일 엔진 시스템으로 구성하기에는 현 수준에선 무리가 있다고 판단되어 75톤급 액체 엔진 4기를 클러스터링하여 구성한다. 본 자료에서는 한국형발사체의 1단 클러스터드 엔진 배치에 대한 개념에 대해 다룬다.

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Generally, the first stage of a launch vehicle requires high thrust to achieve a mission. We can use one high thrust level engine or a clustered engine system which made of several small thrust level engines to make high thrust. The first stage propulsion system of KSLV-II has 300tf thrust to satisf...

Generally, the first stage of a launch vehicle requires high thrust to achieve a mission. We can use one high thrust level engine or a clustered engine system which made of several small thrust level engines to make high thrust. The first stage propulsion system of KSLV-II has 300tf thrust to satisfy the mission. But it is impractical to make high thrust by one engine at this moment in time. So we should cluster four 75tf class engines which can be applied to make a required thrust for the first stage propulsion system. This article deals with the concept of the first stage clustered engine arrangement of KSLV-II.

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문제 정의

최대 구동 시에도 각 엔진 시스템 및 구조체 (엔진지지구조물 및 카울을 포함하는 후방동체구조물)와의간섭이 발생되지 않아야 한다. 본 자료에서는 한국형발사체의 1단 클러스터드 엔진 배치 개념에대해 다룬다.

후속연구

3.8m인 Ariane 4 수준으로 해외 유사 형상이 있으므로 현 카울의 크기가 심각한 문제를 야기할지에 대해선 좀 더 검토가 필요하다.
또한 구동기의 위치에 따라 즉, 카울측과 core 측에 따라 카울의 크기가 상당히 영향을 받기 때문에 두 경우에 대해 모두 검토가 필요하다. 그림 8과 같이 구동기가 안쪽에 위치한다고 할 경우, 터보펌프와 산화제 주 밸브 사이에 간섭이 발생하고 구동기 고정을 위한 지지대의 크기를 키울 필요가 있다.
5° 구동이 가능해야 하며, 각 엔진 및 구조체와의 간섭이 발생되지않아야 한다. 또한 엔진 및 터보 펌프 지지방식, 엔진 저부단 열막, 터보 펌프 입구단면에서의 균일 속도분포, 카울 크기 등에 대한 영향도 종합적으로 검토되어야 한다.
본 자료에서는 한국형 발사체의 1단 클러스터드 엔진 배치에 대한 개념 및 요구조건들에 대한검토 내용에 대해 기술하였으며, 이러한 내용들을 바탕으로 추후 개선된 엔진 배치가 진행될 예정이다.

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한국형발사체 1단 클러스터드 엔진 배치 개념
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