Burst Test of Cast Al-Alloy Casing for Liquid Rocket Engine Turbopump

액체로켓엔진 터보펌프 알루미늄합금 주조케이싱 파열시험

Turbopump is a key component in liquid rocket engines, and reducing weight while maintaining structural safety is one of the major concerns of turbopump designers. To reduce the weight aluminium alloy castings instead of steel casings are introduced. The casting process is especially useful for enhancement of productivity and for reduction of product costs. But, since castings are used in space vehicle engines, reliability cannot be compromised therefore proper design, production process and thorough investigation should be performed to ensure structural integrity. In this study inlet casings for a fuel pump are casted with A356.0-T6 alloy and using one of them a burst test is conducted to ensure structural integrity. Structural analysis is performed for simulation, and with multiple strain gages strains are measured and compared with predictions.

액체로켓엔진의 핵심부품인 터보펌프의 경량화를 위하여 케이싱에 알루미늄 합금 소재를 도입하였고 생산성 향상 및 생산 단가의 절감을 위하여 주조 공법을 도입하였다. 부품의 신뢰도가 생명인 액체로켓엔진에 주조를 사용하기 위하여 올바른 주조 규격 수립 및 주조 공법의 최적화, 그리고 주조된 제품의 다방면에 걸친 철저한 검증을 실시하는 것이 필수적이다. 이번 연구에서는 알루미늄 합금인 A356.0-T6 합금을 이용하여 연료펌프 입구케이싱을 주조하였으며 주조 품질의 기본적인 구조 검증을 위하여 파열시험을 수행하였다. 주조된 형상에 맞추어 구조해석을 실시하여 파열 시점을 예측하였으며 파열시험 시 제품에 부착된 스트레인게이지를 이용하여 해석을 통한 변형률 예측과 비교하였다.