유성기어를 적용한 터보펌프의 개념설계

Conceptual Design of a Turbopump adopting a planetary gear system

본 논문은 유성기어를 적용한 터보펌프의 개념설계에 대하여 기술하였다. 발사체시스템에서는 무게가 가장 중요한 설계인자 중 하나이다. 케로신 혹은 메탄을 연료로 사용하는 터보펌프의 경우 통상 시스템의 간단성 때문에 1축(혹은 동축) 형식이 사용된다. 이 경우 단점은 산화제펌프와 연료펌프의 회전수가 서로 최적이 아닌 상태에서 작동하게 되는 것이다. 각 펌프가 최적 회전수에서 작동하고 또한 증가된 회전속도로 부터 부품의 효율 증대와 무게이득을 최대화하기 위해서는 터보펌프에 유성기어를 적용하는 것이 최선의 방법이 아닐까 판단된다. 본 논문에서는 유성기어를 도입한 터보펌프의 개념설계와 가능성에 대해 제안하였다.

The present paper describes a conceptual design of a turbopump which employs a planetary gear system. In a launcher system, weight is one of the most important design factor. In turbopump systems using propellants such as kerosene, or methane, single shaft systems are employed because of simplicity. One of the main disadvantages of this system, however, is the same rotational speed of both pumps and a turbine which forces to operate under non-optimum condition. To operate each component in optimum or favorable rotational speeds, a planetary gear system may be the best choice when the compactness and efficiency of a turbopump system is considered. A conceptual design and feasibility of the turbopump system adopting a planetary gear system is suggested.