한국형발사체 추진기관 개발을 위한 연소기 연소시험설비, 터보펌프 실매질 시험설비, 3단 엔진 연소시험설비, 엔진 지상 및 고공모사 연소시험설비, 추진기관 시스템 시험설비의 배치 및 구축 현황에 대해 간략히 기술하였다. 연소기, 터보펌프, 엔진 시험설비에서는 3단 엔진 및 75톤급 액체로켓엔진의 부품 및 엔진시스템의 개발 및 인증시험을 수행할 예정이고, 추진기관 시스템 시험설비에서는 한국형발사체 1/2/3단용 추진기관 시스템의 개발 시험을 수행할 예정이다. 현재 연소기 및 터보펌프 시험설비의 경우 장기 납품 품목의 발주 완료 등 구축 중에 있으며, 엔진 및 추진기관 시스템 시험설비의 경우 상세설계를 준비 중에 있다.
한국형발사체 추진기관 개발을 위한 연소기 연소시험설비, 터보펌프 실매질 시험설비, 3단 엔진 연소시험설비, 엔진 지상 및 고공모사 연소시험설비, 추진기관 시스템 시험설비의 배치 및 구축 현황에 대해 간략히 기술하였다. 연소기, 터보펌프, 엔진 시험설비에서는 3단 엔진 및 75톤급 액체로켓엔진의 부품 및 엔진시스템의 개발 및 인증시험을 수행할 예정이고, 추진기관 시스템 시험설비에서는 한국형발사체 1/2/3단용 추진기관 시스템의 개발 시험을 수행할 예정이다. 현재 연소기 및 터보펌프 시험설비의 경우 장기 납품 품목의 발주 완료 등 구축 중에 있으며, 엔진 및 추진기관 시스템 시험설비의 경우 상세설계를 준비 중에 있다.
The deign and development status of a combustion chamber test facility(CTF), a turbopump real propellant test facility(TPTF), a rocket engine test facility for 3rd stage engine(SReTF), a rocket engine ground/high altitude test facility(ReTF, HAReTF) and a propulsion system test complex(PSTC) for KSL...
The deign and development status of a combustion chamber test facility(CTF), a turbopump real propellant test facility(TPTF), a rocket engine test facility for 3rd stage engine(SReTF), a rocket engine ground/high altitude test facility(ReTF, HAReTF) and a propulsion system test complex(PSTC) for KSLV-II is briefly described. The development/qualification tests of engine component, 3rd stage engine system and 75ton-class liquid rocket engine system will be performed in CTF, TPTF, SReTF, ReTF and HAReTF and the development test of $1^{st}/2^{nd}/3^{rd}$ propulsion systems for KSLV-II will be performed in PSTC. The CTF/TPTF are under construction such as ordering the long delivery items and the detailed design of ReTF/PSTC is being prepared.
The deign and development status of a combustion chamber test facility(CTF), a turbopump real propellant test facility(TPTF), a rocket engine test facility for 3rd stage engine(SReTF), a rocket engine ground/high altitude test facility(ReTF, HAReTF) and a propulsion system test complex(PSTC) for KSLV-II is briefly described. The development/qualification tests of engine component, 3rd stage engine system and 75ton-class liquid rocket engine system will be performed in CTF, TPTF, SReTF, ReTF and HAReTF and the development test of $1^{st}/2^{nd}/3^{rd}$ propulsion systems for KSLV-II will be performed in PSTC. The CTF/TPTF are under construction such as ordering the long delivery items and the detailed design of ReTF/PSTC is being prepared.
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문제 정의
엔진 하부시스템인 연소기 및 터보펌프의 시험설비는 동시 시험이 가능토록 추진기관 시험동 부지 및 장가죽밭에 따로 배치하였고, 75톤급 엔진의 지상 및 고공 연소시험설비는 추진기관 시험동 부지에는 배치하였다. 3단 엔진 지상/고공 연소시험설비의 경우, 75톤급 엔진 및 하부시스템 시험과 독립적으로 진행되어야 하므로 안전거리를 확보할 수 있는 장가 죽밭 근처에 배치하고자 한다. 추진기관 시스템 시험설비(PSTC)는 설비의 안전성, 운영의 효율성 등을 고려한 배치안 도출 및 검토를 수행하고 있다.
본 내용은 추력을 발생하는 연소기 및 추진제를 고압으로 공급하는 터보펌프에 대한 시험설비뿐만 아니라 발사체 1단(지상)/2단(고공)/3단 엔진시스템, 1/2/3단 추진기관 시스템 시험설비에 대한 설비 배치[1,2] 및 구축 현황에 대해 소개하였다. 현재 연소기 및 터보펌프 시험설비의 경우 장기 납품 품목의 발주 완료 등 구축 중에 있으며, 엔진 및 추진기관 시스템 시험설비의 경우 상세설계를 준비 중에 있다.
3단 엔진 연소시험설비는 한국형발사체 3단 엔진이 가압식에서 터보펌프 방식으로 변경을 고려함에 따라 구축되는 설비이다. 엔진의 지상 및 고공모사 조건에서 시험을 수행하는 설비로써 비행시의 작동 환경과 유사한 상태의 추진제를 공급하게 구축하고자 한다.
추진기관 시스템 시험설비(PSTC)는 설비의 안전성, 운영의 효율성 등을 고려한 배치안 도출 및 검토를 수행하고 있다. 연소기, 터보펌프, 엔진 연소시험설비를 함께 구축하는데 추진제 저장설비 및 냉각수 공급 시스템을 공유하여 구축 및 유지 비용을 저감하는 방향으로 설계하고자 한다.
제안 방법
추진기관 시험설비는 고흥 나로우주센터 내의 추진기관 시험부지 및 발사대 근접 부지를 활용하여 구축하고자 한다. 엔진 하부시스템인 연소기 및 터보펌프의 시험설비는 동시 시험이 가능토록 추진기관 시험동 부지 및 장가죽밭에 따로 배치하였고, 75톤급 엔진의 지상 및 고공 연소시험설비는 추진기관 시험동 부지에는 배치하였다. 3단 엔진 지상/고공 연소시험설비의 경우, 75톤급 엔진 및 하부시스템 시험과 독립적으로 진행되어야 하므로 안전거리를 확보할 수 있는 장가 죽밭 근처에 배치하고자 한다.
추진기관 시험설비는 고흥 나로우주센터 내의 추진기관 시험부지 및 발사대 근접 부지를 활용하여 구축하고자 한다. 엔진 하부시스템인 연소기 및 터보펌프의 시험설비는 동시 시험이 가능토록 추진기관 시험동 부지 및 장가죽밭에 따로 배치하였고, 75톤급 엔진의 지상 및 고공 연소시험설비는 추진기관 시험동 부지에는 배치하였다.
터보펌프 시험설비는 실추진제인 액체산소와 케로신을 사용하여 75톤급 터보펌프를 시험하는 설비로써 고압/고온의 공기 생성장치를 이용하여 터빈을 구동한다. 터보펌프에 공급하는 추진제의 공급/회수 탱크를 각각 2개씩 설치하고 test stand를 2개 두어 시험을 원활히 이루어지도록 하고자 한다.
한국형발사체 추진기관 개발을 위한 연소기시험설비, 터보펌프 실매질 시험설비, 3단 엔진 연소시험설비, 엔진 지상/고공 연소시험설비, 추진기관 시스템 시험설비의 배치 및 구축현황에 대해 간략히 기술하였다. 한국형발사체용 액체로켓엔진을 포함한 추진기관의 성공적인 개발을 위해서는 시스템뿐만 아니라 요소부품에 대한 성능 검증 및 인증 시험을 수행할 수 있는 시험설비의 구축이 선행적으로 이루어져야 할 것이다.
한국형발사체의 각단 1/2/3단 추진기관 시스템의 수류 및 연소시험을 위한 설비로써, 1단의 경우 75톤 4개 엔진을 클러스터링한 추진시스템, 2단의 경우 75톤급 엔진 1개의 추진시스템을 full duration 시험할 수 있도록 구축하고자 한다. 추진기관 시스템 시험설의 기본설계를 마무리 단계이며 상세설계를 준비하고 있다.
후속연구
Test stand는 2개로 고추력 스탠드에서는 수직장착 75톤급 연소기의 연소시험을 수행하고 저추력 스탠드에서는 수평 장착 가스발생기와 상단 연소기의 연소시험을 수행할 예정이다. 연소가스의 소음/유해배기가스 저감 및 설비의 냉각을 위한 후처리 시스템을 갖추고 있다.
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