Analysis on Flow Control Method for Simultaneous Fuel Filling of the Korea Space Launch Vehicle-II

한국형발사체 연료 동시충전을 위한 유량제어 방식에 대한 고찰

To lunch the Korea Space Launch Vehicle-II(KSLV-II), the second launch complex will be constructed on the Naro Space Center and Kerosene Filling System (KFS) will be also installed newly. KFS of KSLV-II launch complex system is being designed based on Naro Launch Complex. But this must supply fuel to fuel tanks of the vehicle with only a supply pump because KSLV-II is a 3-stage launch vehicle unlike Naro Launch Vehicle or Test Launch Vehicle (TLV). A sudden rise of pump output pressure is recognized during fuel filling scenario selection process. This occurs because return flow can not actively deal with a lot of flow change using flow control method of orifice type. To solve this problem, it is verified that fuel can be stably supplied by installation of accumulator and an appropriate adjustment of filling mode change sequence through flow analysis of various cases.

한국형발사체 발사를 위하여 나로우주센터에 제 2발사대가 구축될 예정이며 연료공급설비 역시 새롭게 설치된다. 한국형발사체 발사대시스템의 연료공급설비는 나로호 발사대의 설계를 기본 바탕으로 하였다. 하지만 한국형발사체는 나로호 또는 시험발사체와는 달리 3단형 발사체이기 때문에 연료 이송펌프 1대로 1, 2, 3단의 발사체 연료 탱크로 연료를 공급해야한다. 유동해석을 통해 충전 시나리오를 선정하는 과정에서 펌프 토출압력의 급격한 상승 문제를 확인하였다. 이는 오리피스타입의 유량제어방식으로 각 단의 충전모드 전환에 따른 유량변화에 대해 리턴유량이 능동적으로 대응할 수 없기 때문에 발생하였다. 이 문제를 해결하기 위해 다양한 경우에 대해 유동해석을 통해 accumulator 설치와 각 단의 충전모드 전환 순서를 적절히 조정함으로써 안정적으로 공급할 수 있음을 확인하였다.