열구조적 신뢰도 향상을 위한 터보펌프 터빈 개발 현황 = Current Status of a Turbopump Turbine Development for the Improvement of Thermo-Mechanical Reliability

국문 초록 (Abstract)

개방형 액체로켓엔진용 터빈의 형상적 특징과 제작방법에서 기인하는 열구조적 문제점을 해결하여 신뢰도를 향상시키기 위해 터빈로터의 형상 개선과 EDM 후공정 개발의 두 방향으로 연구를 진행하였다. 로터의 형상 개선을 위해 슈라우드 두께 조절, 동익 허브 디스크 부위 그루브 삽입, 그리고 슈라우드 분할 방법을 고안하였으며 로터의 구조적 취약부인 동익 필렛부의 소성 변형량을 검토하여 해당 예측값이 최소화 될 수 있는 형상을 구현하였다. EDM 후공정 개발은 동익표면의 리캐스트층 완전 제거를 목표로 진행되었으며 이를 위한 화학적 전처리 방법 및 기계가공 방법을 개발하였다. 최종 선정된 공정을 통해 만족스러운 리캐스트층 제거가 구현되었으며 해당표면의 조도는 0.4Ra이하로 확인되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

For the improvement of thermo-mechanical reliability of a gas-generator cycle liquid rocket engine turbine, rotor configuration modification and post-EDM manufacturing process were studied and developed. For the rotor configuration modification, effects of shroud thickness, groove insertion on disk near the blade hub, and shroud splitting were numerically investigated focused on the stress concentration. Eventually, an optimum configuration was devised that minimizes the accumulated plastic strain on the turbine blade fillets. Post-EDM manufacturing was aimed at the perfect removal of recast layer on the turbine blades and relevant pre-chemical treatment and post machining methods were tested. Finally selected process accomplished recast layer free blade surfaces. Measured surface roughness was lower than 0.4Ra.

목차 (Table of Contents)

• ABSTRACT
• 초록
• 1. 서론
• 2. 터빈로터 형상개선
• 3. EDM 후공정 개발
• 4. 요약 및 향후계획
• 참고문헌