• 한국항공우주학회지
• /
• 제45권8호
• /
• pp.704-710
• /
• 2017

액체로켓엔진용 연소기 산화제 개폐밸브는 단순 온 오프 개폐작동을 통해 연소기로의 산화제 공급 유무만을 제어하기 때문에, 산화제 공급 유량 조절을 통한 엔진 점화 시동 특성제어 및 최적화에 한계가 있는 반면에 2단계 개방 연소기 산화제 개폐밸브는 밸브의 부분 개방에 의해 산화제 공급 유량을 조절함으로써 엔진 점화 시동 특성을 제어할 수 있는 이점이 있다. 이에 본 논문에서는 액체로켓엔진용 2단계 개방 연소기 산화제 개폐밸브 개발을 위한 기본 설계 내용과 함께 밸브 작동성에 관한 검증시험 결과를 소개하기로 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.14-17
• /
• 2008

비교적 단순한 개폐작동을 통해 액체추진기관 연소기로의 극저온 액체산소 공급을 조절하는 산화제 개폐밸브로써, 공압으로 작동하는 포펫 타입의 밸브가 채택되어 관련 연구개발이 진행되고 있다. 일반적인 포펫 타입의 밸브들은 포펫과 피스톤이 연결되어 일체로 움직이면서 유로 개폐를 제어하지만, 개발 중인 산화제 개폐밸브는 밸브 설계의 유연성을 확보하기 위해 포펫과 피스톤 부분이 서로 접촉되어 있을 뿐 독립적으로 분리되어 있다. 포펫과 피스톤 부분이 분리되어 있는 포펫 타입의 밸브 개폐 시, 피스톤 부분이 밸브 몸체와 충돌할 수 있기 때문에 이와 같은 충돌을 피하기 위해 밸브가 닫히는 동안의 힘평형에 대한 분석이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 산화제 개폐밸브가 닫히는 동안의 힘평형에 대한 분석 내용을 소개하고, 결과적으로 안전한 밸브 작동을 확보할 수 있는 힘평형 조절을 위한 주요 설계 변수를 유도하기로 한다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제48권10호
• /
• pp.801-807
• /
• 2020

밸브 입구 압력 변화에 따른 액체로켓엔진용 연소기 산화제 개폐밸브의 개방 특성에 대해 시험을 통한 연구를 수행하였다. 연소기 산화제 개폐밸브의 포핏 방식 밸브 특성에 의해 밸브 입구 압력이 상승함에 따라 밸브 개방에 필요한 구동압력은 선형적으로 증가하며, 밸브 행정 시간은 감소하게 된다. 하지만 밸브 입구 압력 상승으로 밸브 개방 구동압력 도달까지의 시간이 길어져 전체적인 밸브 개방 시간이 증가하는 것으로 나타났다. 결국 밸브 입구 압력이 증가할수록 밸브 행정 시간의 감소량은 미미해지며 밸브 개방에 필요한 구동압력에 도달하는데 필요한 시간이 밸브 개방 시간을 좌우한다는 것을 확인하였다. 따라서 밸브 구동부에 대한 설계를 통해 밸브 개방 시점의 밸브 입구 압력과 연소기로의 순간적인 산화제 공급량을 조정할 수 있다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제24권5호
• /
• pp.77-83
• /
• 2020

본 논문에서 연소기 산화제 개폐밸브의 작동 특성 변화를 확인하기 위해 극저온 및 상온 작동 시험으로 이뤄진 밸브 내구성시험 내용과 함께 시험 결과를 소개하였다. 극저온 및 상온 내구성시험을 통해 밸브 작동 횟수와 상관없이 밸브의 작동 특성이 매우 안정적으로 유지되는 것을 확인하였다. 밸브 작동 특성을 대표하는 주요 압력 측정값과 마찰력 및 스프링 예측값이 밸브 내구성시험 내내 대략 최대 ±3% 이내 수준에서 동일하게 측정되었으며, 연소기 산화제 개폐밸브의 이와 같은 안정적인 밸브 작동 특성은 해당 밸브가 적용되는 엔진의 안정적인 시동 및 종료를 위한 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대한다.

• 항공우주기술
• /
• 제8권2호
• /
• pp.140-148
• /
• 2009

발사체 추진시스템에서 CC(Combustion Chamber) 산화제 개폐밸브는 액체산소를 연소기로 공급 및 차단함으로써 연소를 개시 및 중단시킬 뿐만 아니라, 정상운영 상태에서는 연소기 내 안정된 연소가 가능하도록 일정한 유량의 액체산소를 공급한다. CC 산화제 개폐밸브 개발과 관련하여, TM(Technology Model)의 극저온 산화제 개폐밸브를 제작하여, 밸브의 정상적인 작동성능을 이미 확인한 바 있다. 반면 TM의 유량계수, Cv가 설계기준 값보다 상당히 작았기 때문에, 차기 개발 단계인 CC 산화제 개폐밸브 EM(Engineering Model)의 설계/제작을 통해 충분히 개선된 Cv 특성을 확보하기 위해 CFD 해석을 수행하였다. CFD 해석 결과, 밸브 출구 각도를 120o로 변경하고, 밸브의 부분적인 크기 증가와 스트록 길이를 증가시킴으로써 EM의 Cv를 상당히 향상시킬 수 있는 것으로 확인되었다. 유량시험을 통해 측정된 EM의 개선된 Cv는 최소 212로써, 기존 TM의 Cv값인 161보다 32%가량 증가된 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제17권6호
• /
• pp.113-119
• /
• 2013

발사체 연소기용 산화제 개폐밸브는 비교적 간단한 개폐 작동을 통해, 액체산소를 연소기에 공급 또는 차단한다. 고압, 고유량, 극저온의 액체산소를 운용 유체로 사용할 뿐만 아니라, 설계유량 대비 밸브 차압 또한 낮아야 하는 상당히 까다로운 개발요구조건을 가지고 있다. 본 논문에서는 현재 개발 중인 연소기용 산화제 개폐밸브의 밸브 과도 응답과 같은 기본적인 밸브 특성과 함께, 밸브 성능을 좌우하는 핵심 부분이라고 할 수 있는 밸브 공압 구동부 및 포핏/시트부의 개발 내용을 소개하였다. 밸브의 과도 응답 특성 해석 결과가 시험 측정결과와 매우 잘 일치하는 것을 확인하였으며, 구동 공압부 및 포핏/시트부 구조해석을 통해 밸브 무빙파트의 접촉면 반발력과 마찰력을 정량적으로 평가하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.89-95
• /
• 2017

본 논문에서 극저온 추진제를 사용하는 액체추진기관의 재순환예냉 시스템 설계의 유연성을 확보하기 위한 연소기 산화제 개폐밸브 재순환예냉 유로의 유량계수 개선 내용을 소개하였다. 밸브의 재순환 예냉 출구 포트 크기와 밸브 내부 유로 형상 변경에 의한 재순환예냉 유로의 유량계수 값을 예측하기 위해서 기존 밸브에서 측정한 재순환예냉 유로의 유량계수 값들을 활용하였으며, 액체질소를 운용유체로 사용하여 측정한 유량계수와 예측값과의 비교를 통해 밸브 내부 형상 변경에 의한 유량계수 개선정도를 확인하였다. 연소기 산화제 개폐밸브의 재순환예냉 유로의 유량계수는 기존 밸브에 비해 2배가량 향상되었으며, 결과적으로 연소기 산화제 개폐밸브에 할당되었던 설계 요구 차압의 75%가량을 재순환예냉 시스템에서 추가적으로 소요될 수 있는 잠재적인 차압과 재순환예냉 시스템의 다른 구성품의 추가 차압으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제45권11호
• /
• pp.989-997
• /
• 2017

액체로켓엔진용 연소기 산화제 개폐밸브로 사용되는 밸브 개방 자체유지가능형 포핏밸브의 밸브 개방 특성을 파악하기 위해 밸브 개방 과정에서의 과도 응답 특성에 대한 연구를 수행하였다. 수치해석을 위해 구동가스 공급시스템을 하나의 오리피스로 모델링하고 밸브 행정 위치 및 구동압력 조건에 따라 밸브 무빙파트의 운동방정식을 유도하였다. 상온 및 연소시험에서의 밸브 작동 시험결과와 계산 결과의 비교를 통해 계산 결과의 신뢰성을 검증하였으며, 본 연구의 실제적인 적용 예로써 높은 구동압력에서의 밸브 개방 속도 조절을 위한 오리피스 적용 사례를 소개하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제37권8호
• /
• pp.812-818
• /
• 2009

산화제 개폐밸브는 일반적으로 공압으로 포핏을 열고 닫음으로써 로켓엔진에 액체산화제유량을 제어한다. 상용되는 산업용 밸브와는 달리 현재 개발 중인 산화제 개폐밸브는 밸브는 효과적인 기밀을 위해 피스톤과 포핏이 접촉되어 있을 뿐, 분리되어 설계되어졌다. 밸브가 닫히는 동안 피스톤과 포핏이 떨어져서 움직이는 것을 피하고, 밸브의 전반적인 작동 성능을 파악하기 위해서 힘평형 해석이 수행되었다. 또한 더욱 정확한 해석을 위해, 마찰력과 포핏에 작용하는 힘을 각각 시험과 CFD 해석을 통해 구해내었다. 해석 결과를 통해 힘평형 해석에서 스프링, 마찰력과 공압부의 오리피스 크기와 같은 중요한 설계인자들의 영향을 알아보았으며, 현재 개발 설계중인 산화제 개폐밸브의 작동성능을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.28-35
• /
• 2017

액체 추진 로켓 엔진에서 연소실로 향하는 산화제 공급은 연소기 산화제 개폐밸브에 의해서 제어된다. 산화제의 안정적인 공급을 위하여 밸브가 열려있을 때의 유량조건을 만족해야 할 뿐만 아니라, 산화제 공급라인의 예냉을 위해 밸브가 닫혀있을 때에도 요구되는 유량조건을 만족해야 한다. 본 연구에서는 연소기 산화제 개폐밸브의 재순환 유량특성을 확인하기 위한 시험을 수행하였고, 밸브 내부에 작용하는 힘평형 관계식을 이용하여 극저온 수명시험 이후 스프링 상수가 변화하는 경향을 확인하였다.