한국형발사체 추진기관 개발을 위한 연소기 연소시험설비, 터보펌프 실매질 시험설비, 3단 엔진 연소시험설비, 엔진 지상 및 고공모사 연소시험설비, 추진기관 시스템 시험설비 구축 계획에 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. 추진기관 시험설비는 나로우주센터에 건설될 예정이며 구축 일정, 예산, 안전거리, 효율성 등을 고려하여 구축하고자 한다.
한국형발사체 추진기관 개발을 위한 연소기 연소시험설비, 터보펌프 실매질 시험설비, 3단 엔진 연소시험설비, 엔진 지상 및 고공모사 연소시험설비, 추진기관 시스템 시험설비 구축 계획에 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. 추진기관 시험설비는 나로우주센터에 건설될 예정이며 구축 일정, 예산, 안전거리, 효율성 등을 고려하여 구축하고자 한다.
The deign and lay-out 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 bri...
The deign and lay-out 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 1st/2nd/3rd propulsion systems for KSLV-II will be performed in PSTC. These propulsion test facilities will be built in NARO space center considering construction schedule, cost, safety distance and utility factor of propulsion test facilities.
The deign and lay-out 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 1st/2nd/3rd propulsion systems for KSLV-II will be performed in PSTC. These propulsion test facilities will be built in NARO space center considering construction schedule, cost, safety distance and utility factor of propulsion test facilities.
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문제 정의
3단 엔진 지상/고공 연소시험설비와 추진기관 시스템 시험설비(PSTC)는 설비의 안전성, 운영의 효율성 등을 고려한 배치안 도출 및 검토를 수행하고 있다. 연소기, 터보펌프, 엔진 연소시험설비를 함께 구축하는데 추진제 저장설비를 공유하도록 설계하고자 한다.
한국형발사체 추진기관 개발을 위한 연소기 시험설비, 터보펌프 실매질 시험설비, 3단 엔진 연소시험설비, 엔진 지상 및 고공 연소시험설비, 추진기관 시스템 시험설비 구축 계획에 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.
제안 방법
3단 엔진 지상/고공 연소시험설비는 한국형발사체 3단 엔진이 가압식에서 터보펌프 방식으로 변경을 고려함에 따라 추가적으로 배치되어야 하는 설비이다. 75톤의 엔진 시험설비와 같이 엔진을 지상 및 고공모사 조건에서 시험을 수행하는 설비로써 비행시의 작동 환경과 유사한 상태의 추진제를 공급하게 구축하고자 한다.
본 내용에서는 2010년 발표하였던 내용의 수정이 주된 것[1]으로, 액체로켓엔진의 부품 중 추진제를 연소시켜 추력을 발생하는 연소기 및 추진제를 고압으로 공급하는 터보펌프에 대한 시험설비뿐만 아니라 발사체 1단(지상)/2단(고공)/3단 엔진시스템, 1/2/3단 추진기관 시스템 시험설비 구축 계획을 소개하였다. 추진기관 시험설비는 고흥 우주센터 내 부지를 활용하여 구축하고자 하며, 부지 배치 및 설비들의 개념설계 등이 완료된 상태이다.
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 연소시험설비와 추진기관 시스템 시험설비(PSTC)는 설비의 안전성, 운영의 효율성 등을 고려한 배치안 도출 및 검토를 수행하고 있다.
한국형발사체 추진기관 시험설비의 제어계측동은 우주센터 내 조립동 주변 부지를 활용하여 구축하고자 하며 각각의 추진시험설비 제어계측실을 한 건물에 구축하고자 한다. 종합제어계측동에는 제어계측실뿐만 아니라 연소기 및 터보펌프의 분해/조립장, 엔진의 분해/조립장 그리고 시험 후의 엔진 보관실, 추진제 성분분석실 등을 두고자 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. Table 3은 터보펌프 실매질 시험설비의 규격이고 Fig.
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. Table 6는 추진시스템 시험설비의 대략적인 규격이고 Fig.
후속연구
Fig. 1 Predicted Locations of Propulsion Test
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.
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. 엔진 하브시스템인 연소기 및 터보펌프 시험설비는 우주센터 내에 2011년말부터 구축을 진행할 예정이다.
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