원자력/우주항공

로켓 엔진 핵심 부품 액체산소/등유 엔진 가스발생기시운전 완료

발행일 : 2019 / 07 / 12

최근, 싱허(星河)동력(베이징)우주과학기술유한회사(이하 싱허동력으로 약칭)가 개발한 액체산소/등유 엔진 가스발생기가 7라운드의 지상 열시운전을 완료했다. 누적 시운전 시간은 380s, 단일 라운드 최장 작동 시간은 100s에 달한다. 이는 싱허동력은 “즈선싱(智神星)” 운반로켓 연구개발에 새로운 한걸음을 내디디었음을 의미한다.

엔진을 로켓 “심장”에 비유하면 가스발생기는 “심장 페이스메이커”이다. 엔진의 핵심 부품인 가스발생기는 엔진의 약 4% 추진제를 과연소 상태로 연소시켜 고온고압가스(연기)를 분출하여 엔진 터빈펌프에 작동 매질을 제공한다.

이번에 시운전을 완료한 “다중 환류 와류 이형 가스발생기”는 다음과 같은 다섯 가지 혁신 포인트를 보유하고 있다. 1) 자체 개발한 열전달, 연소 통합화 컴퓨팅 시뮬레이션 소프트웨어로 저온 액체산소 및 상온 등유 충돌 분무화 파라미터를 최적화했으며 백여 개 세트(Sets)의 상호 충돌식 노즐 및 변두리 영역 멤브레인 냉각 설계를 통해 고효율 분무화 혼합 효과를 형성했다. 2) 자체 특허 기술을 이용하여 설계한 스포일러 링(Spoiler ring)은 발생기 내부에 많은 환류 영역을 형성할 수 있기에 혼합 및 연소 효율을 뚜렷하게 향상시킬 수 있다. 3) 혁신적 설계 기반 원뿔식 이형 몸체 구조는 환류 와류의 생성 및 제거를 정밀 제어할 수 있기에 출구 가스 온도 균일성을 증가시킬 수 있다. 4) 가스발생기는 광범위한 다중 작동 상황 적응성 설계를 채택하고 분사면(Jet surface)과 몸체 냉각은 새 보호조치를 이용하여 엔진 가변 추력 및 50라운드 반복 사용을 만족시킨다. 5) 점화기를 방사형 배치형식으로 설계했기에 점화 횟수를 5라운드 이상 증가시킴과 아울러 점화 신뢰성을 향상시켰다.

싱허동력은 40t급 중복 사용 가능한 액체산소/등유 엔진의 가스발생기, 터빈펌프 및 연소실 전부 설계를 완료했다. 이번 시운전을 통해 가스발생기 방안을 검증함과 아울러 제품 기술 상태를 확정했다. 시운전 제품을 후속 하프 시스템(Half system) 통합 테스트 및 엔진 전체 시스템 시운전에 직접 사용할 계획이다. 또한 해당 엔진을 “즈선싱” 운반로켓의 주동력(Main power)으로 이용할 예정이다. “즈선싱”은 중복 사용 가능한 중형(Medium) 액체 운반로켓이다.