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논문 상세정보

7톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 조립체 성능시험

Performance Test of a 7 tonf Liquid Rocket Engine Turbopump

초록
용어

논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로,
시범 서비스 중입니다.

7톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 개발 시제에 대한 조립체 성능시험이 수행되었다. LN2와 물이 적용된 상사매질 조립체 시험을 통해 터보펌프 단품 간 출력 매칭 및 조립체 레벨에서의 수력/공력 성능검증이 선행되었으며 LOX와 케로신의 실제 운용 환경의 실매질 시험에서는 터보펌프의 설계점, 탈설계점 성능 검증시험이 이루어졌다. 탈설계시험은 엔진의 운용시간을 적용하여 이루어졌으며 펌프의 흡입성능 검증을 병행하였다. 개발된 7톤급 액체로켓용 터보펌프는 엔진운용영역에서 유량, 양정, 흡입성능, 그리고 운용시간의 요구규격을 만족시키는 것으로 확인되었다.

Abstract

Performance tests of a turbopump for the developing 7-tonf liquid rocket engine were conducted. The performance of turbopump components and their power matching were measured and examined firstly under the LN2 and water environment. In the real propellant(LOX and kerosene) environment tests, design and off-design performances of turbopump were fully verified. During the off-design tests, turbopump running time was set the same as engine operating time and pump inlet pressure were set lower than nominal operating value in order to investigate pump suction capability. It have been verified that subject turbopump satisfies required performance - flow rate, head, suction performance and operational time - in the operating regime of developing liquid rocket engine.

본문요약 

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의
  • 본 논문에는 이에 대한 시험결과를 정리하였다.

    단품 성능시험[7-9]과 조립체시험을 통해 터보펌프는 엔진요구 규격을 만족시킴이 확인되었다. 본 논문에는 이에 대한 시험결과를 정리하였다.

  • 조립체 시험에 앞서 수행된 펌프 및 터빈 단품 성능시험에서 확인되지 않는 터보펌프 조립성 점검, 단품 간 출력 매칭 및 조립체 레벨에서의 목표 수력/공력 성능 만족여부, 진동특성 확인, IPS(Inter Propellant Seal)/MFS(Mechanical Face Seal) 기능검증, 베어링 냉각 및 IPS 퍼지 특성 확인 등 다양한 의미와 목적하에 시험이 수행되었다.

    상사매질 조립체 성능시험은 실매질 성능검증 전 단계의 시험으로 계획되었다. 조립체 시험에 앞서 수행된 펌프 및 터빈 단품 성능시험에서 확인되지 않는 터보펌프 조립성 점검, 단품 간 출력 매칭 및 조립체 레벨에서의 목표 수력/공력 성능 만족여부, 진동특성 확인, IPS(Inter Propellant Seal)/MFS(Mechanical Face Seal) 기능검증, 베어링 냉각 및 IPS 퍼지 특성 확인 등 다양한 의미와 목적하에 시험이 수행되었다.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
7톤급 액체로켓엔진용 터보펌프
7톤급 액체로켓엔진용 터보펌프의 실매질 시험에서 검증한 항목은 무엇인가?
터보펌프의 설계점, 탈설계점 및 흡입 성능

구성품 성능시험 완료 후, DM#1 조립체의 상사매질 성능시험을 수행하였으며 본격적인 검증시험인 실매질 시험은 2014년 중반에 시작되었다. 실매질 시험에서는 개발된 터보펌프의 설계점, 탈설계점 및 흡입 성능의 다양한 검증이 이루어졌다

터보펌프
7톤급 액체로켓엔진의 터보펌프는 무엇인가?
엔진의 주요 구성품으로 발사체 추진제 탱크에서 공급된 저압의 액체산소 및 케로신을 100 bar 전후의 높은 압력으로 승압시켜 연소기로 공급하는 터보기계이다

엔진은 가스발생기 사이클을 채택하고 있으며 진공비추력 325 초를 성능목표로 한다. 터보펌프(TP)는 엔진의 주요 구성품으로 발사체 추진제 탱크에서 공급된 저압의 액체산소 및 케로신을 100 bar 전후의 높은 압력으로 승압시켜 연소기로 공급하는 터보기계이다. 7톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 개발은 항공우주연구원에서 기 개발된 30톤 및 75톤급 액체로켓엔진용 터보 펌프에 대한 설계/제작/시험의 경험[1-4]을 바탕으로 진행되었다.

터보펌프
터보펌프는 어떻게 구동되는가?
원심형 산화제펌프와 연료펌프가 스플라인 축을 통해 동일회전수로 초음속 충동형 터빈에 의해 구동

7톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 개발은 항공우주연구원에서 기 개발된 30톤 및 75톤급 액체로켓엔진용 터보 펌프에 대한 설계/제작/시험의 경험[1-4]을 바탕으로 진행되었다. 터보펌프는 원심형 산화제펌프와 연료펌프가 스플라인 축을 통해 동일회전수로 초음속 충동형 터빈에 의해 구동되는 구조를 갖고 있는데 성능 뿐 아니라, 경량화, 운용 신뢰도 제고[5-7]등에 많은 노력이 이루어졌다.

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참고문헌 (9)

  1. 1. Kim, J., "Status of the Development of Turbopump in Korea," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 12, No. 5, pp. 73-78, 2008. 
  2. 2. Hong, S.S., Kim, J.S., Kim, D.J. and Kim, J., "Real-Propellant Test of a Turbopump for a 30-ton Thrust Leveli of Liquid Rocket Engine," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 13, No. 3, pp. 20-26, 2009. 
  3. 3. Jeoeng, E., Lee, H., Park, P.G., Kwak, H.D. and Kim, J., "Investigation of the Performance Characteristics of the 75ton Class Turbopump Turbine," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 14, No. 5 pp. 65-71, 2010. 
  4. 4. Hong, S.S., Kim, J.S., Kim, D.J. and Kim, J., "Performance Test of Turbopump Assembly for 75ton Liquid Rocket Engine Using Model Fluid," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 15, No. 2 pp. 56-61, 2011. 
  5. 5. Jeong, E., Yoon, S.H., Moon, S.D., Kim, J. and Seol, W.S., "Current Status of a Turbopump Turbine Development for the Improvement of Thermo-Mechanical Reliability," Current Industrial and Technological Trends in Aerospace, Vol. 10, No. 1, pp. 154-161, 2012. 
  6. 6. Jeong, E., Kang, S.H., Hong, M.G., Lee, H., Lee, S.Y. and Kim, J., "Turbine Rotor-Pyrostarter Coupled Test for the Verification of Thermo-Structural Suitability of a Turbopump Turbine," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 18, No. 1 pp. 65-72, 2014. 
  7. 7. Jeong, E., Park, P.G., Lee, H. and Kim, J., "Development of a High Specific Power Turbine For the 7-tonf Class Liquid Rocket Engine Application," Proceedings of Asian Joint Conference on Propulsion and Power, Jeju, Republic of Korea, Mar. 2014 
  8. 8. Choi, C.H., Hong, S.S. and Kim, D.J., "Development of Pumps for Liquid Rocket Engine Turbopumps," Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Fall Conference, Jeongsun, Kangwon-do, Republic of Korea, Dec. 2014. 
  9. 9. Hong, S.S., Kim, D.J. and Choi, C.H., "Water Performance Test of an Oxidizer Pump for a 7ton Class Liquid Rocket Engine," Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Fall Conference, Jeongsun, Kangwon-do, Republic of Korea, Dec. 2014. 

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