액체 로켓용 터보 펌프 (Turbo-Pump for Liquid Rocket) (#1)

앞으로 이 부분은 매일 매일의 메모장, 기록장이 될 것 같고.. 되어야 한다.

액체 로켓에 대해서 공부를 해야 하는데.. 막연하고.. 자료는 너무 많고...

중구난방으로 하면 정리도 안될 것 같고...

 

그런 측면에서 생각나는 것 하나 하나 매일 매일.. 진행하려고 한다...

하다가 졸리면 또 자고.. 일하다가.. 정리하면 되겠지..

 

그런 고로.. 첫 번째 자료...

 

RISS 를 찾다가 2017년 2월에 발행된 인하대학교 항공우주공학과 박민수 님의 석사 논문을 찾았다.

 

"스플리터 블레이드를 적용한 액체로켓엔진 원심형 펌프 설계"

"Design Centrifugal Pump of Liquid Rocket Engine Using Splitter - Blade"

 

논문에 나와 있는 것처럼 스플리터 블레이드를 공부하겠다는 것이 아닌...

학위 논문의 초반에 나와 있는 '개요' 부분을 보려함이다.

 

먼저 본 논문의 출처는 다음과 같다. (200000259888_20220813001637.pdf (dcollection.net))

 

본격적으로 내용을 살펴보자.

 

1. 초록 (Abstract)

  - 펌프의 설계와 성능 해석 펌프 모듈 구성

  - LE-7 과 LM-10 선정

  - LE-7 산화제 펌프, LM-10 연료 펌프 설계 변수 대입

  - 3D 모델링 후 STAR-CCM+ 로 계산

  - 펌프 성능 향상을 위해 스플리터 블레이드 적용

  - 결과는 "스플리터 블레이드가 특정 길이일 때 헤드 (수두) 와 효율이 둘 다 증가하여 펌프의 성능이 향상"되는 것을 확인

 

2. 서론

  - 로켓과 같은 발사체에는 고압 연료 / 반응 산소를 연소실 공급 필요

  - 터보 펌프 방식은 터보 펌프를 이용해 저압의 연료를 가압, 반대로 고압탱크 방식이 있는데 무거움

  - 스플리터 블레이드 적용은 펌프 설계를 바꾸지 않고 펌프의 성능 향상 가능

 

3. 추진제 공급 시스템 중 터보 펌프 공급 시스템

  - 터보 펌프는 추진제 탱크의 무게를 늘리지 않고 연소실에 높은 압력을 가진 추진제 공급 가능

  - 펌프 회전 속도 조절 용이하여 운용 가능한 압력 범위가 큼

  - 터보 펌프 시스템 : 터빈, 터빈 파워 장치, 펌프, 기어박스, 파이프, 케이스 등으로 구성

  - 터보 펌프 공급 시스템에서는 추진제 탱크의 압력이 고압 탱크 시스템에 비하여 압력이 낮기 때문에 낮은 압력의 추진체가 공급되고 이는 펌프 입구에서 캐비테이션 (Cavitation) 현상을 유발 가능

  - 이를 방지하기 위해 펌프 설계 조정 혹은 인듀서 장치

 

L75 Rocket Engine (75 kN 엔진 - 7.5 톤 엔진)

4. 추진제 펌프

  - 요구도 : 높은 신뢰성, 낮은 가격, 가벼운 무게, 안정한 유동, 높은 효율, 흡입 성능, 긴 수명

  - 원심형 펌프 (Centrifugal Pump), 축류형 펌프 (Axial Pump)

 

5. 터빈

  - 고온 고압의 가스가 저온 저압의 가스로 되면서 에너지를 발생, 추진제 펌프에 축 동력을 공급

  - 충동형 터빈 (Impulse Turbine), 반동형 터빈 (Reaction Turbine)

 

6. 터빈 구동 장치

  - 엔진 사이클 방식 (여러 가지 방식 있음)