액체연료엔진 공부하기

안녕하세요! 짱이 엄마 항공과학편 입니다.

이제 날씨도 많이 선선해져서 활동하기엔 정말 좋은 기온이네요...

오늘은 액체연료엔진 에 대해서 알아보겠습니다.

현재 사용되어지는 로켓의 엔진은 지구 대기권내에서 뿐만 아니라 우주의 공간에서도 비행할 수 있는 추진기관을 말합니다.   보통 비행기의 제트엔진은 앞쪽의 공기를 압축시키고 연소실내에서 연소시킨 후 그 가스를 노즐을 통해 분출시켜, 그 반작용으로 추진력을 생성시켜 비행을 합니다. 

엔진내부에서 산화제와 연료가 만나 연소를 일으켜 고온, 고압의 연소가스를 노즐에 분출시켜 그 반작용으로 추진력을 얻어서 비행하게 되는 것입니다.   로켓의 연료에 따라 액체로켓과 고체로켓으로 나누어 지는데, 액체연료를 사용하는 액체로켓은 경우에 따라 엔진을 켜고 끄는 것이 가능해서 정밀하게 조정할수 있으며 목표하는 곳에 정확히 보낼수 있어 현대의 상업용 목적의 로켓은 대부분이 액체로켓을 사용하고 있습니다.

우리나라 나로호의 1단,  그리고 현재 개발중인 한국형발사체 역시 액체연료엔진 을 사용한 액체로켓으로 개발중입니다.   사람의 심장을 예로들면 분당 5,000ml의 혈액을 전신으로 보내서 사람의 몸에 필요한 에너지를 공급합니다. 액체로켓의 터보펌프 역시 사람의 심장과 비슷한 역할을 하고 있습니다.

터보펌프는 별개의 탱크내에 있는 산화제와 연료를 연소기내로 고압공급을 합니다.   이 터보펌프는 터빈기관의 회전으로 펌프를 작동시켜 추진제 탱크 및 배관에 충진된 연료와 산화제를 가스발생기와 연소기내로 공급하는 중요한 역할을 맡고 있습니다.

한국형 발사체에는 75톤급/7톤급 터보펌프를 사용하고 있으며, 터빈의 회전속도가 각각 10,500rpm , 27,000rpm 에 이릅니다.   이중 75톤급 엔진의 터보펌프는 초당 영하 183도의 액체산소 170kg과 케로신 70kg을 연소기 내로 공급해야 하는 중요한 임무를 가집니다.

터빈은 산화제 펌프, 연료펌프와 연결되어 있어서 터빈이 작동되면 연료펌프와 산화제 펌프도 같이 돌아가며 연료탱크와 산화제탱크에 있던 추진제가 터보펌프로 빨려 들어오게 됩니다.

추진제의 대부분은 연소기로 이동하지만 일부의 경우 가스발생기로 보내져서 펌프가 지속반복적으로 작동할 수 있도록 도와주는 역할을 합니다.

   

이때 터보펌프를 통해 연소기내에서는 액체산소와 연료가 공급되어 집니다.

연소기의 위쪽에는 액채산소와 연료를 분사해 주는 분무구들을 한데 묶어 놓은 Injector Plate가 있습니다.   이 Injector Plate에는 연료 분무구와 산화제 분무구가 수백에서 수천개씩 박혀져 있습니다. 이 분무기는 매초당 연소실로 투입되어 지는 추진제 양을 계량하고 액체를 곱게 안개처럼 부수며, 산화제와 연료를 골고루 섞어서 연소작용이 안정되게 발생되도록 하는 역할울 하게 되는 것입니다.

간략하게 알아 본 액체연료엔진 에 관한 내용이 도움이 되셨길 바랍니다.

좋은 하루 보내세요~~~

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