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75톤급 액체로켓엔진용 터보펌프 터빈 구리 실 체결부 해석
허성재(Sungjae Heo),윤석환(Suk-Hwan Yoon),최창호(Chang-Ho Choi) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5
액체로켓엔진의 핵심 구성품인 터보펌프는 크게 추진제의 가압을 위한 펌프와 펌프에 구동력을 제공하기 위한 터빈 등으로 구성되어 있으며, 체결부에는 매질의 누설방지를 위하여 실이 사용된다. 한국형 발사체의 75톤급 엔진에 사용되는 터보펌프 터빈 케이싱의 경우 넓은 온도 범위에서 안정적으로 누설을 차단할 수 있다고 알려진 무산소동 소재의 구리 실이 사용된다. 그러나 구리는 온도에 따라 물성치가 급격하게 변하는 특성을 가지기 때문에 설계 시 이를 고려하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 터빈 케이싱의 체결부의 축대칭 해석 모델에 대하여 열-구조적 유한요소해석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 터빈 케이싱 체결부에 대한 기밀 특성을 분석하였다. Turbopump is an essential component of a liquid rocket engine, which is composed of pumps for raising propellant pressure and turbine for supplying driving force to the pumps. A widely known Oxygen Free High Conductivity (OFHC) Copper, for its decent sealing performance under various temperature, is used as a static seal for the turbine casing of the 75-tonf liquid rocket engine of KSLV-2. However, its temperature-sensitive material properties demand careful considerations. In this work a thermal-structural finite element analysis was performed about the seal joint of the turbine casing, and based on the calculation result the sealing performance of the joint was analyzed.