$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

다단연소사이클 엔진 파워팩 시동해석
Startup Analysis of Staged Combustion Cycle Engine Powerpack 원문보기

한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.20 no.3, 2016년, pp.1 - 8  

이수지 (Aerospace System Engineering, University of Science & Technology) ,  문인상 (Rocket Engine Team, Korea Aerospace Research Institute)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구에서는 다단연소사이클 액체로켓엔진 파워팩에 대해 시동과정에서의 동특성 변화를 예측하였다. 시동특성과 관련된 주요 인자 중 밸브 개방시점에 대해 분산값을 정의하고 몬테카를로 방법을 적용하여 이들이 시동특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 해석 결과, 연소기 연료 밸브 개방시간 및 시동터빈 종료시간이 시동특성과 관련된 주요 변수임을 확인하였다. 연소기 연료 밸브 개방시점과 시동터빈 종료시점을 분리하여 해석한 결과, 연소기 연료 밸브 개방시점이 시동특성과 매우 밀접한 관련이 있음을 확인하였고 안정적 시동을 위해서는 시동터빈 작동이후 약 1초 이전에 밸브가 개방되어야함을 알 수 있었다. 이를 통해 안정적 시동을 위한 시동 시퀀스 설정이 가능함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

It was examined that start-up characteristics of a staged combustion cycle engine powerpack. Among various parameters, valve opening time was considered as a main factor affecting the start-up characteristics. Using monte-carlo method, characteristics variation was analyzed when the valve opening ti...

주제어

#다단연소사이클로켓엔진   #파워팩   #시동해석   #몬테카를로 방법  

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

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

문제 정의

  • 본 연구에서는 다단연소사이클 액체로켓엔진 파워팩에 대한 시동해석 프로그램을 개발하여 여러 가지 조건에서의 시동특성 변화를 살펴보았다.

가설 설정

  • Fig. 1은 시동해석의 대상인 파워팩을 나타내며 이수지, 문인상[4]의 시스템 구성과 동일하게 가정하였다. 파워팩은 밸브, 예연소기, 터보펌프가 연계된 엔진의 핵심 부분으로 엔진 개발 단계에서 선행 개발되어 구성품 간 작동 및 성능을 확인하는 시험을 수행하게 된다.
  • 이는 시동해석에 사용된 헬륨 (helium) 유량 프로파일과 관련이 있다고 생각된다. 몬테카를로 해석 시 헬륨 유량을 시동터빈 작동부터 종료까지 초기와 동일하게 공급되는 단순한 단위 계단(unit step) 함수로 가정하였다. 이 경우 시동터빈에서 과도한 동력 발생이 생겨 터빈 구조에 무리를 주며 오버슈트를 일으킬 수 있다.
  • 요구조건식은 유량계수 관계식, 각 라인의 압력 배분 (손실)식, 추진제 펌프 수두(head)식을 사용하여 정의하였다[4]. 본 연구에서는 시동 전 밸브 전단까지 추진제가 채워져 있고 밸브 개방과 동시에 밸브 후단의 채움 과정(filling process)이 진행되는 것으로 가정하였다. 따라서 변수는 기존의 17개를 그대로 이용하며 요구조건식은 채움과정(filling process) 관계식인 Eq.
  • 본 연구에서는 시동과정에 영향을 미칠 수 있는 주요 인자로 밸브 개방시점과 터보펌프 회전 관성모멘트를 선정하고 3σ 분산을 가정하였다. Table 1은 주요 인자들과 공칭값 및 분산값을 보여준다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
터보펌프 방식의 엔진에 시동해석이 필요한 이유는 무엇인가? 따라서 시스템 개발 단계에서 온도 및 압력 등의 부하변동을 예측하고 억제하기 위한 시동해석이 필요하다. 이를 통해 개발 시간 및 비용을 절감하고 여러 가지 위험을 사전에 줄일 수 있다.
시동 과정 중 동특성 변화는 왜 발생하는가? 시동 과정 중 동특성 변화는 터빈과 펌프의 파워밸런스 불평형에 의해 발생한다[5]. 따라서 시간에 따른 터빈과 펌프의 동력을 계산함으로써 시동해석을 수행할 수 있다.
다단연소사이클 엔진이란 무엇인가? 다단연소사이클 엔진은 예연소기에서 발생된 연소가스가 터빈을 구동시킨 후 외기로 배출되지 않고 연소기에서 다시 한 번 연소되기 때문에 가스발생기 사이클 엔진보다 고성능을 낼 수있는 방식이다. 이러한 터보펌프 방식의 엔진은 터빈 구동용 가스 생성과 함께 나머지 추진제를 연소기로 보내 추력을 얻어야하므로 구조가 복잡하며 각 요소들이 상호 연관되어 있어 시동구간의 천이예측이 쉽지 않다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (6)

  1. Kanumuri, A., Wakamatsu, Y., Shimura, T., Toki, K. and Torii, Y., "Start Transient Analysis of Turbopump-fed LOX/LH2 Rocket Engine (LE-5)," National Aerospace Laboratory of Japan, NAL-TR-868, 1985. 

  2. Mahyar, N.T., Seyed, A.R.J.C. and Hassan, K., "Modeling and Simulation of Open Cycle Liquid Propellant Engines," Journal of Science and Engineering, Vol. 1, No. 1, pp. 17-37, 2013. 

  3. Nam, C.H. and Park, S.Y., "A Study on Start-up of 75tonf Thrust Class Liquid Propellant Rocket Engine," 2013 KSME Spring Conference, Busan, Korea, pp. 206-208, May. 2013. 

  4. Lee, S. and Moon, I., "Simulator Development for Startup Analysis of Staged Combustion Cycle Engine Powerpack," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 19, No. 5, pp. 62-70, 2015. 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. Lee, S. and Moon, I., "A Study on the Start Transient Analysis of the Staged Combustion Cycle Engine," 2014 KSPE Fall Conference, Gangwon-do, Korea, pp. 634-638, Dec. 2014. 

  6. Jung, T. and Han, S., "Pipe Flow Model for a Liquid Rocket Engine Startup Analysis," 2015 SASE Spring Conference, Jeju, Korea, pp. 11-14, May. 2015. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로