초록 ▼

터보 펌프는 로켓의 추진에 필요한 액체 추진제를 연소기에서 요구하는 압력, 유량으로 공급하는 가압시스템으로 극저온의 매질을 고속, 고압의 극한 환경에서 작동시키기 때문에 엔진의 신뢰성에 가장 크게 영향을 주는 구성품이라 할 수 있다. 따라서 터보 펌프는 무엇보다도 안정적인 작동이 중요시된다. 고압터보펌프 개발에 소요되는 주요 기술로는 설계/해석 분야의 경우 인듀서와 임펠러에서의 수력/캐비테이션 성능설계와 비정상 유동현상 제어기술, 극저온 환경의 베어링과 실에 대한 누수특성/진동 설계기술, 부분유입 초음속 충동형 터빈의 공력설계 및

터보 펌프는 로켓의 추진에 필요한 액체 추진제를 연소기에서 요구하는 압력, 유량으로 공급하는 가압시스템으로 극저온의 매질을 고속, 고압의 극한 환경에서 작동시키기 때문에 엔진의 신뢰성에 가장 크게 영향을 주는 구성품이라 할 수 있다. 따라서 터보 펌프는 무엇보다도 안정적인 작동이 중요시된다. 고압터보펌프 개발에 소요되는 주요 기술로는 설계/해석 분야의 경우 인듀서와 임펠러에서의 수력/캐비테이션 성능설계와 비정상 유동현상 제어기술, 극저온 환경의 베어링과 실에 대한 누수특성/진동 설계기술, 부분유입 초음속 충동형 터빈의 공력설계 및 고속회전하는 터빈의 비선형 열구조 해석기술 등이다.
제작 분야에서는 극저온 환경에 적합한 소재 선정과 5축 정밀가공, 정밀주조, 브레이징 접합기술, 방전 가공 등이며 시험설비/평가 분야는 성능시험 설비 구축 운용 기술, 펌프/터빈의 단품 성능 시험, 터보펌프 조립체 시험, 베어링/실 시험 등이 필수 기술로 분류될 수 있다. 이중에서도 특히 캐비테이션 문제 해결 및 방지 기술은 안정적인 터보펌프 작동을 위하여 반드시 확보되어야 하는 기술이다. 고양정의 펌프를 경량화하기 위해 임펠러는 고속 회전을 해야 하며, 이로 인한 캐비테이션 현상에 의하여 펌프는 시스템 전체에 진동과 양정저하를 유발하며, 심한 경우에 블레이드의 파손으로 이어진다. 미국, 러시아 등 선진국에서는 이미 이에 대한 데이터 및 기술력을 확보하고 있으며, 현재 우리나라에서도 액체 로켓의 독자적인 개발을 위해 이에 대한 기술축적이 이루어지고 있는 단계이다.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...4
• 제 1 절 서언...4
• 제 2 절 연구 배경 및 목적...4
• 제 2 장 터보 펌프의 시험 및 평가...6
• 제 1 절 시험 장치 및 방법...6
• 제 2 절 연료펌프 1차 모델 성능 및 캐비테이션 실험...12
• 1. 컬렉터를 이용한 성능실험...12
• 2. 볼류트를 이용한 성능실험...37
• 3. 캐비테이션 실험...50
• 제 3 절 연료펌프 2차 모델 성능 및 케비테이션 시험...61
• 1. 컬렉터를 이용한 성능실험...61
• 2. 컬렉터를 이용한 캐비테이션 실험...76
• 3. 볼류트를 이용한 성능실험...89
• 4. 볼류트를 이용한 캐비테이션 실험...98
• 제 4 절 연료펌프 3차 모델 성능 시험...102
• 1. 컬렉터를 이용한 성능실험...102
• 제 3 장 유동 가시화...113
• 제 1 절. 개요...113
• 제 2 절. 위상 변화에 따른 재순환 영역...113
• 제 3 절. 유량 변화에 따른 재순환 영역...114
• 제 4 장 결론...124