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배준환(Joon-Hwan Bae),곽현덕(Hyun-Duck Kwak),최창호(Chang-Ho Choi),최종수(Jong-Soo Choi) 한국추진공학회 2021 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5
한국형발사체 2단은 추력벡터제어를 위해 연료펌프에서 토출되는 고압의 케로신으로 작동되는 유압 구동기를 사용한다. 유압 구동기에 기포가 포함된 케로신이 유입될 경우 정상작동이 불가할 수 있으므로 일정 고도에 도달하면 엔진 진공화 밸브를 개방하여 엔진 시동 전 연료펌프 내부를 진공화한다. 본 연구에서는 진공화 밸브 개방에 따른 2단 엔진 터보펌프 연료펌프 내부 기체의 유동 해석을 수행하여 진공화 밸브 개방 전, 후의 연료 라인 압력 및 유량을 계산하였다. 진공화 밸브 개방 전 연료펌프 내부는 대기압보다 2배 이상 높은 상태를 유지하며 연료펌프 내부 가스가 추진제 혼합 방지 실을 통해 조금씩 외부로 방출된다. 진공화 밸브가 개방되면 연료펌프 내부 가스는 빠른 속도로 진공화 배관을 통해 배출되어 연료 라인의 내부압은 곧 대기압 수준으로 감소하게 된다. 이러한 해석 결과는 진공화 밸브 개방 시점을 포함한 2단 엔진 시동 절차 확립에 활용될 예정이다. The second stage of KSLV-II employes a hydraulic actuator for thrust vector control, and it is working with high-pressure kerosene from fuel pump. If kerosene containing air bubbles flows into the hydraulic actuator, it may not operate normally. To prevent a malfunction of actuator, a vacuumizing valve is opened when the vehicle reaches at high altitude. In this study, the flow analysis of gas inside the fuel line according to the vacuumizing valve opening was performed to calculate the fuel line pressure and flow rate. When the vacuumizing valve is closed, the pressure of the fuel pump remains more than twice the ambient pressure and the fuel line gas is drained slightly to the outside through the IPS. As the valve is opened, the fuel line gas is discharged through the vacuumizing pipe, and after a few seconds, the pressure in the fuel line reaches to the ambient pressure. The results will be used to establish a second stage engine start-up procedure.
배준환(Joon-Hwan Bae),신주현(Ju-Hyun Shin),이항기(Hang-Gi Lee),최창호(Chang-Ho Choi) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5
75톤급 터보펌프 터빈의 전체 유동 해석을 수행하여 터빈의 전압, 전온도, 축방향 속도 분포 등을 분석하여 부분 분사 시 터빈의 유동 특성을 확인하였다. 유동이 노즐을 지나 터빈 블레이드를 지나면서 터빈 로터를 회전시킨 후 전압 및 전온도의 급격한 감소가 일어나며 노즐이 없는 구간에서는 전압과 전온도는 큰 변화가 없으며 노즐에서 공급되는 가스 방향과 반대 방향으로 이동하고 있다. 계산된 압력, 온도 분포 등을 이용하여 터빈 효율을 추정하여 상사 시험 결과와 비교하였고 4.7%의 오차를 가지는 것을 확인하였다. In this study, a numerical analysis of a turbopump turbine for 75-tonf liquid rocket engine has been carried out. The unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes equation has been utilized for the numerical analysis. Total pressure, total temperature, and axial velocity in the partial-admission supersonic impulse turbine have been calculated, and the flow characteristics have been investigated. The calculated turbine efficiency has 4.7% higher compared to the experimental. The total pressure and total temperature decreases in the active rotor passages downstream the nozzles. Downstream the inactive rotor passages, Strong back flows and vortices are found.