韓国航空宇宙研究院(KARI), 2段燃焼 サイクルエンジン開発本格化...2027年 改良型ロケットに適用
2021.02.15. 午後 5:01
捨てられたガス, 燃焼器に送ってまた燃焼
既存の開放型ガス発生器サイクルより 10% 高い性能保有
韓国航空宇宙研究院(KARI)が燃焼效率と性能を飛躍的に高めることができる “2段燃焼サイクル” エンジン開発に出た. 今年の年末と来年の初めに打ち上げるヌリ号以後を備えてロケットのエンジンの性能改良作業に跳びこんだ.
KARI ロケットエンジン開発部は去年下半期から 9トン級 2段燃焼サイクルエンジン設計作業に本格的に取り掛かったと 15日明らかにした.
2段燃焼サイクルエンジンは既存ヌリ号に使われた “開放型ガス発生器サイクル” エンジンに比べて燃焼效率と性能が高い. 高性能エンジンは燃料と酸化剤を高圧で燃焼器で押し出すためにターボポンプを活用する. ターボポンプを駆動する動力源がガス発生器だ. ここに一部の燃料と酸化剤を供給して燃焼させてこの時発生したガスは捨てられて来た. 一方, 2段燃焼サイクルはその捨てられて来たガスを燃焼器に送ってもう一度燃焼させて追加的な力を得る. “再び燃焼する”と言う技術の原理によって 2段燃焼サイクルと呼ばれる.
9トン級 2段燃焼サイクル TDM2 エンジン燃焼試験姿
2段燃焼サイクルエンジンはケロシンと液体酸素配合の場合, 既存の開放型ガス発生器サイクルより 10% 位高い性能を誇る. これは必要推進剤量を減らす效果を出す. 減らした推進剤重さ位多くの貨物(ペイ・ロード)を積むことができる. 以前より遠い距離を飛ぶこともできる.
KARIのエンジン試験評価チームは去る 2016年から機関主要事業で 2段燃焼サイクルエンジン技術を開発して来た. ヌリ号 開発で止めないで, その後を準備する主旨だった. もう初期段階技術可能性を見せる水準の技術試演モデル(TDM)を具現, 600秒連続燃焼にも成功した.
近来, 既存研究を基盤で実際ロケットに搭載を念頭に置いて体系工学的方式に従って技術開発に臨んでいる. 既存研究成果をより最適化して, 個別部品と装置の性能と信頼性を高めるようにしている. エンジン試験評価チームに加えてエンジンチーム, 燃焼器チーム, ターボポンプチーム, ロケット推進制御チームが追加で合流した.
現在, 改良型ロケットの 3段に使われる 2段燃焼サイクル方式の 9トン級エンジン開発が成り立っている. 開発目標時点は 2027年で, ヌリ号の後続改良型ロケットに成果を適用する. KARIは 3段用技術を確保すれば, 中大型級である 1段~2段(75トン級以上)用 エンジンにも 2段燃焼サイクルを適用する研究に取り掛かる計画だ.
チェ・ファンソク KARIのロケットエンジン開発部長は “当面の課題はヌリ号の打ち上げだが, 未来に対する準備もなおざりにすることができなくて各専門家グループたちが今後の順調な後続事業進行のためにない時間を割って熱心に臨んでいる”と “2段燃焼サイクル技術を確保したらヌリ号の以後のロケットの性能を高める基盤になること”と言った.
한국 항공 우주 연구원(KARI), 2단 연소 사이클 엔진 개발 본격화...2027년 개량형 로켓에 적용
2021.02.15. 오후 5:01
버려진 가스, 연소기에 보내 또 연소
기존의 개방형 가스 발생기 사이클보다 10% 높은 성능 보유
한국 항공 우주 연구원(KARI)이 연소 효율과 성능을 비약적으로 높일 수 있는 "2단 연소 사이클"엔진 개발하러 나왔다. 금년의연말과내년의 처음에쏘아 올리는누리호이후를 갖추어 로켓의엔진의성능개양작업에 뛰어들었다.
KARI 로켓 엔진 개발부는 작년 하반기부터 9톤급 2단 연소 사이클 엔진 설계 작업에 본격적으로 착수했다고 15일 분명히 했다.
2단 연소 사이클 엔진은 기존 누리호에 사용된 "개방형 가스 발생기 사이클"엔진에 비해 연소 효율과 성능이 높다. 고성능 엔진은 연료와 산화제를 고압으로 연소기로 밀어 내기 위해서 터보 펌프를 활용한다. 터보 펌프를 구동하는 동력원이 가스 발생기다. 여기에 일부의 연료와 산화제를 공급해 연소시켜 이 때 발생한 가스는 버려져 왔다. 한편, 2단 연소 사이클은 그 버려져 온 가스를 연소기에 보내 한번 더 연소시키고 추가적인 힘을 얻는다. "다시 연소하는"라고 하는 기술의 원리에 의해서 2단 연소 사이클로 불린다.
9톤급 2단 연소 사이클 TDM2 엔진 연소 시험 모습
2단 연소 사이클 엔진은 케로신과 액체 산소 배합의 경우, 기존의 개방형 가스 발생기 사이클보다 10% 위 높은 성능을 자랑한다. 이것은 필요 추진제량을 줄이는 효과를 낸다. 줄인 추진제무게위 많은 화물(페이·로드)을 쌓을 수 있다. 이전보다 먼 거리를 날 수도 있다.
KARI의 엔진 시험 평가 팀은 지난 2016년부터 기관 주요 사업으로 2단 연소 사이클 엔진 기술을 개발해 왔다. 누리호카이하츠에서 세우지 말고, 그 후를 준비하는 주지였다. 이제(벌써) 초기 단계 기술 가능성을 보이는 수준의 기술 리허설 모델(TDM)을 구현, 600초 연속 연소에도 성공했다.
근래, 기존 연구를 기반으로 실제 로켓에 탑재를 염두에 두어 체계 공학적 방식에 따라서 기술개발에 임하고 있다. 기존 연구 성과를 보다 최적화하고, 개별 부품과 장치의 성능과 신뢰성을 높이도록(듯이) 하고 있다. 엔진 시험 평가 팀에 가세해 엔진 팀, 연소기 팀, 터보 펌프 팀, 로켓 추진 제어 팀이 추가로 합류했다.
현재, 개량형 로켓의 3단에 사용되는 2단 연소 사이클 방식의 9톤급 엔진 개발이 성립되고 있다. 개발 목표 시점은 2027년으로, 누리호의 후속 개량형 로켓에 성과를 적용한다. KARI는 3단용 기술을 확보하면, 중대형급인 1단~2단(75톤급 이상) 용 엔진에도 2단 연소사이클을 적용하는 연구에 착수할 계획이다.
최·판소크 KARI의로켓 엔진 개발 부장은 “당면의과제는 누리호의 발사이지만, 미래에 대할 준비도 더 자갈로 할 수 할 수 없어서 각 전문가 그룹들이 향후의 순조로운 후속 사업 진행을 위해서 없는 시간을 나누어 열심히 임하고 있다”라고 “2단 연소 사이클 기술을 확보하면 누리호의이후의 로켓의 성능을 높이는 기반으로 되는 것”이라고 말했다.
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