이 교재는 대학원생 혹은 관련 분야에 관심이 있는 사람들을 대상으로 작성된 것으로 액체로켓엔진에 대한 전반적인 내용을 다루고 있다. 국내에서 액체로켓엔진은 21세기에 들어와서야 비로소 본격적으로 연구된 분야로서 2차대전 전부터 연구를 시작한 선진국들과는 한참 뒤떨어졌던 분야이다. 액체로켓엔진의 흔한 오해 중 하나가 제트엔진보다 구조가 단순하여 제작이 용이하다는 것이다. 실제로 로켓엔진에는 압축기가 없어서 구조가 단순해 보이기는 하지만 결코 간단히 만들 수 있는 물건은 아니다.

독자들이 액체로켓에 사용되는 각 구성품을 더 쉽게 이해하기 위해 구성품별로 오랜 기간 연구해 온 전문가들이 담당하여 설명하였다는 것이 이 교재의 가장 큰 장점이다. 교재의 수준은 너무 전문적이지 않고 그렇다고 일반 대상으로 작성된 문헌보다는 좀 더 심도 있는 지식을 전달할 수 있도록 노력했다. 바라건대, 우주를 열망하고 로켓의 엔진에 관심 있는 분들이 이 교재를 통해 영감과 관련 지식을 얻었으면 한다.

제Ⅰ장 엔진시스템

1. 서론 2

2. 액체로켓엔진 사이클 분류 및 특성 7

2.1 엔진의 구조와 사이클의 정의 7

2.2 엔진 사이클 10

3. 엔진 파워 밸런스 20

3.1 선행 연구 조사 21

3.2 사이클별 비추력 평가 23

3.3 구성품 성능 모델 30

4. 엔진 브라켓, 체결류, 풀림 방지 장치 38

4.1 브라켓 38

4.2 체결류 39

4.3 풀림 방지 40

5. 엔진 구조해석 48

5.1 개요 48

5.2 유한요소 모델링 50

5.3 해석 결과 53

6. 엔진 짐벌 61

6.1 짐벌 신축 연결부 62

7. 벨로우즈, 플랜지, 피팅 73

7.1 벨로우즈 73

7.2 용접형 주름관 73

7.3 골형 주름관 74

7.4 금속 호스 76

7.5 배관과 플랜지 82

7.6 피팅 88

제Ⅱ장 연소기

1. 액체로켓 연소기 92

1.1 액체로켓 연소기 성능 93

1.2 로켓 노즐 95

1.3 분사기 기술 97

1.4 냉각 기술 100

1.5 연소불안정 제어 기술 102

2. 액체로켓 연소기 개발 절차 108

3. 연소기 성능 설계 111

4. 연소기 형상 설계 114

5. 연소기 냉각 설계 118

6. 연소기 시험평가 122

제Ⅲ장 연소안정성

1. 서론 128

2. 저주파 연소불안정 이론해석 131

2.1 액체로켓 연소기 내 저주파 진동 131

2.2 모델식의 선형 근사 해석방법 134

3. 고주파 연소불안정 이론해석 145

3.1 고주파 연소불안정의 진동연소 현상 145

3.2 럼프-요소 분사유동 모델 146

3.3 시간지연을 갖는 연소과정인 모델 147

3.4 연소챔버의 음향모델 149

4. 고주파 연소불안정 억제장치 155

4.1 음향공명기 특성 155

4.2 배플 특성 160

제Ⅳ장 터보펌프 어셈블리

1. 터보펌프 어셈블리 개요 166

2. 터보펌프 구성품 배치 168

3. 회전수 선정 171

4. 펌프 설계의 기초 172

4.1 원심펌프 설계의 기초 172

4.2 원심펌프의 특성 곡선과 무차원 변수 173

4.3 유입 덕트 설계 176

4.4 인듀서 설계 176

4.5 임펠러 설계 178

4.6 디퓨져 및 볼류트 설계 178

4.7 이차 유로 설계 179

5. 터보펌프 180

5.1 터빈 설계 180

6. 터보펌프 트라이볼로지 194

6.1 가스켓 194

6.2 오링 196

6.3 메카니컬 시일 206

제Ⅴ장 액체로켓엔진의 검사, 진단 및 사고방지시스템

1. 서론 212

2. 고장의 이해 214

2.1 엔진의 고장 214

2.2 주요 용어 216

3. 엔진 상태검사 218

3.1 육안검사 218

3.2 공압검사 220

3.3 기밀검사 220

3.4 전기검사 222

3.5 기능검사 223

3.6 비파괴검사 223

3.7 시험/운용과정 중 상태검사 224

4. 엔진의 기능진단 226

4.1 계측 및 정보처리 시스템 226

4.2 실시간 상태진단 232

4.3 사후 진단 233

5. 사고방지시스템 236

5.1 사고방지시스템의 개요 236

5.2 사고방지시스템의 사례 239

6. 진단시스템 개발 241

제Ⅵ장 엔진 인스트루멘테이션 및 와이어하니스

1. 엔진 전기시스템 개요 246

2. 엔진 센서 249

2.1 온도센서 249

2.2 정압센서 250

2.3 변동압센서 252

2.4 진동센서 253

문인상

한국항공우주연구원, KARI아카데미 센터장

항공공학박사 (Ph. D), UST 대표교수,

KAIST 항공공학 겸임교수

조원국

한국항공우주연구원 발사체엔진팀 책임연구원

유재한

한국항공우주연구원 발사체엔진팀 책임연구원

김성구

한국항공우주연구원 연소기팀 책임연구원

이수용

한국항공우주연구원 미래발사체연구실 실장

김대진

한국항공우주연구원 터보펌프팀 팀장

곽현덕

한국항공우주연구원 터보펌프팀 책임연구원

이항기

한국항공우주연구원 터보펌프팀 책임연구원

김철웅

한국항공우주연구원 소형발사체연구부 책임연구원

김인성

한국항공우주연구원 나로우주센터 센터장

이중엽

한국항공우주연구원 추진제어팀 팀장

조남경

한국항공우주연구원 엔진시험평가팀 책임연구원

최상호

한국항공우주연구원 발사체열공력팀 팀장

조상연

한국항공우주연구원 발사체보증팀 팀장

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