볼베어링과 와이어 메쉬 댐퍼로 지지되는 액체로켓엔진 터보펌프의 회전체동역학: 지지 강성과 회전체 불균형 질량의 영향

Abstract

본 연구는 한국형발사체 상단로켓엔진에 사용되는 7톤급 액체로켓엔진용 터보펌프의 구조모델링을 통한 회전체동역학 해석을 진행하였다. 회전체동역학 해석은 극저온 환경에서 뛰어난 에너지 소산 능력을 가지고 있는 와이어 메쉬 댐퍼를 볼베어링의 지지요소로 추가하였으며, 불균형 질량의 위상각에 따른 베어링 전달력을 비교하였다. 와이어 메쉬 댐퍼를 적용한 모델은 볼 베어링으로만 지지되는 회전체 모델과 비교하였을 때 보다 회전체의 강체 모드 및 굽힘 모드에 대한 감쇠비가 향상 되었다. 또한 각 작동속도에 따른 베어링 전달력이 큰 폭으로 감소하였다.

The present work predicts rotodynamics of the turbopump in the upper stage liquid rocket engine of the Korean Space Launch Vehicle. The current turbopump rotor-bearing system consists of a oxygen pump and a fuel pump-turbine, both supported on ball bearings and wire mesh dampers in series. The predicted results show that wire mesh damper supported systems has larger system damping ratio for the rigid and bending modes than the turbopump rotor system only supported on ball bearings. In addition, bearing transmitted force of the turbopu mp model with wire mesh dampers significantly decreases with rotor speed.