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터보펌프용 터빈 공기상사 성능시험
Air Similarity Performance Test of Turbopump Turbine

임병준   (한국항공우주연구원 항공추진그룹CC0186835  ); 홍창욱   (㈜로템CC0116657  ); 김진한   (한국항공우주연구원 터보펌프그룹CC0186835  );
  • 초록

    로켓 엔진 터보펌프용 터빈은 고온, 고압의 연소가스를 사용하기 때문에 실제 환경에서 성능시험을 수행하기가 매우 어렵다. 따라서 대부분의 경우, 시험에 따르는 위험을 줄이기 위하여 공기를 사용한 시험을 통하여 성능을 평가한다. 본 논문에서는 10 톤급 액체로켓엔진 터보펌프용 터빈에 대한 공기 상사 성능시험에 대하여 기술하였다. 터빈의 공기역학적인 성능을 평가하기 위한 성능시험설비를 구성하였으며, 성능시험설비는 고압공기 공급시스템, 유량측정용 노즐, 시험부, 동력계. 압력조절을 위한 출구 오리피스 그리고 측정 및 제어 시스템으로 구성된다. 본 논문에서는 터빈성능 시험을 위한 상사시험 조건을 결정하는 방법과 시험조건을 조절하는 방법에 대하여 기술하였다. 시험결과, 측정 변수들의 상대 표준오차는 1%이내였으며 측정된 터빈 효율은 해석결과와 2% 이내로 일치하였다.


    In liquid rocket engine turbopump, it is difficult to evaluate turbine performance for high pressure, high temperature circumstance. Turbine test is often done by using air at similarity condition so that the turbine can be tested at lower risk. This paper describes an air similarity test program of liquid rocket engine turbopump turbine. A test facility has been built to evaluate aerodynamic performance of turbines. The test facility consists of high pressure air supply system, mass flow rate measuring nozzle, test section, hydraulic break, exit orifice for pressure control, instrumentation and control system. This paper also presents how to decide the similarity conditions of the turbine test and describes how to control test conditions. Relative standard deviation of measurement parameter was less than 1% and measured turbine efficiency corresponded with analysis result within 2%.


  • 주제어

    터보펌프 .   터빈 .   상사시험 .   효율.  

  • 참고문헌 (5)

    1. 성영식, 한성훈, 김귀순, 박창규, "부분입사형 초음속 터빈의 노즐과 익렬의 상호작용에 관한 연구", 한국추진공학회지, 제8권 제3호, 2004, pp.53-60     
    2. Song, S. J., "An Investigation of Tip Clearance Flow Excitation Forces in a Single-stage Unshrouded Turbine", Ph. D. Thesis, MIT, 1995, pp.73-83 
    3. 조종재, 김귀순, 김진한, 정은환, 정호경, "초음속 터빈 익렬 앞전 형상 및 노즐-익렬 간격에 따른 유동 특성에 대한 실험적 연구", 한국추진공학회지, 제9권 제4호, 2005, pp.66-72 
    4. Bordelon, W.J. Jr., Kauffman, W.J. Jr., and Heaman, J.P., "The Marshall Space Flight Center Turbine Test Equipment; Description and Performance," ASME 93-GT-380, 1993 
    5. Lakshiminarayana, B., Fluid Dynamics and Heat Transfer of Turbomachinery, John Wiley, New York, 1995 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Seo, Heejun ; Ahn, Sungmin ; Huh, Hwanil 2013. "Design and Performance Test of a Cryogenic Blower for Space Thermal Environment Simulation" 韓國航空宇宙學會誌 = Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences, 41(10): 833~839     
    2. Seo, Heejun ; Cho, Hyokjin ; Park, Sungwook ; Moon, Gueewon ; Huh, Hwanil 2015. "Design and Performance Tests of a Cryogenic Blower for a Thermal Vacuum Chamber" 韓國航空宇宙學會誌 = Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences, 43(11): 1008~1015     

 저자의 다른 논문

  • 임병준 (17)

    1. 2002 "가변 디퓨저를 장착한 원심 압축기 불안정성 연구" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B 26 (8): 1123~1131    
    2. 2003 "UAV용 초소형 터보샤프트 엔진을 위한 압축기의 연구개발" 유체기계저널 = Journal of fluid machinery 6 (4): 94~97    
    3. 2003 "100kW급 보조동력장치용 압축기 성능시험" 유체기계저널 = Journal of fluid machinery 6 (4): 98~102    
    4. 2003 "50 M급 비행선 추진용 프로펠러 설계 및 지상성능시험" 韓國航空宇宙學會誌 = Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences 31 (10): 112~119    
    5. 2004 "입구 안내익 영향으로 인한 원심 압축기 불안정성 연구" 유체기계저널 = Journal of fluid machinery 7 (3): 23~31    
    6. 2004 "터보펌프 성능시험 및 평가" 유체기계저널 = Journal of fluid machinery 7 (3): 84~87    
    7. 2004 "스팀터빈의 공력성능 평가를 위한 공기 상사실험" 유체기계저널 = Journal of fluid machinery 7 (5): 29~35    
    8. 2004 "원심압축기의 기술동향" 항공우주산업기술동향 = Current industrial and technological trends in aerospace 2 (1): 64~69    
    9. 2005 "운전 익단간극을 고려한 마이크로터빈 코어용 원심압축기의 성능특성 연구" 유체기계저널 = Journal of fluid machinery 8 (1): 7~15    
    10. 2009 "작동 유체에 따른 단순 압력식 연료노즐의 분무특성" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers 13 (6): 41~47    
  • 김진한 (70)

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