터보펌프 터빈의 로터 팁 형상에 따른 성능변화 연구

Q: 이 논문에서 정의한 터보펌프란 무엇인가?

터보펌프는 개방형 액체로켓엔진에 사용되며, 높은 단당 출력이 요구되고 블레이드 로딩이 큰 환경에서 설계된다. 액체로켓 엔진의 특성상 고 압력비, 저 유량 환경에서 운용되며, 설계 비속도가 매우 작아 충동형 축류 터빈이 적절한 선택이 된다. 작동가스의 유량을 줄이고 비출력을 극대화하기 위해 초음속 터빈이 주로 사용된다.

Q: 초음속 충동형 터빈의 팁간극 효율 민감도가 낮은 핵심 원인은 무엇인가?

연구 결과, 초음속 충동형 터빈의 팁간극 효율 민감도가 일반적인 고효율 가스터빈에 비해 매우 낮은 것으로 나타났다. 이는 일반적인 고효율 터빈에서 팀간극 누설 손실이 전체 손실의 약 30%를 차지하는 것과 달리, 초음속 충동형 터빈에서는 팀간극 손실이 전체 손실에 비해 상대적으로 작기 때문이다.

정은환; 박편구; 김진한

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자료유형: 학술저널

저자정보: 정은환 (한국항공우주연구원) 박편구 (한국항공우주연구원) 김진한 (한국항공우주연구원)

저널정보: 한국항공우주연구원 항공우주기술 항공우주기술 제6권 2호

발행연도: 2007.11

수록면: 197 - 204 (8page)

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터빈로터 탑 형상의 변화에 따른 터보펌프 터빈의 성능변화에 대하여 실험적 연구를 수행하였다. 한국항공우주연구원에서 개발중인 30톤급 터보펌프용에 장착된 초음속 충동형 터빈을 기본 모델로 하여 터빈로터 슈라우드 유무 및 팁간극 크기에 따른 터빈성능변화를 측정 비교하였으며, 이와 더불어 노즐-로터 오버랩에 따른 터빈성능 변화 연구도 함께 이루어졌다. 시험 수행 결과, 로터 슈라우드 유무에 따라 터빈성능의 절대량은 크게 변화하나 팁간극의 변화에 따른 터빈효율의 민감도는 초음속 충동형 터빈의 경우 고효율 아음속 터빈에 비해 크게 작은 것으로 나타났다. 아울러, 최적 효율을 나타내는 노즐-로터 오버랩 값이 존재하는 것을 실험을 통해 확인하였다.

#터보펌프(Turbopump) #터빈(Turbine) #로터 슈라우드(Rotor-shroud) #팁간극(Tip-clearance) #노즐-로터 오버랩(Nozzle- rotor overlap)

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