액체로켓엔진 터보펌프용 하이브리드 스러스트 베어링의 비회전 정하중 특성: 실험과 예측

Abstract

액체로켓엔진에 사용되는 극저온 터보펌프는 산화제와 연료를 연소실에 고압으로 공급한다. 연료를 고압으로 주입하기 위해서는 터보펌프의 회전속도가 충분히 높아야 하며, 이러한 극저온, 고속, 고압 환경에서 터보펌프가 안정적으로 구동하기 위해서는 회전축을 지지하는 베어링의 신뢰성이 중요하다. 구름 요소 베어링은 하중 지지력 및 강성이 높아 엑체로켓엔진용 터보펌프에 사용 가능하나, 수명과 내구성에 한계가 있다[3]. 반면 유체 윤활 베어링은 화전축과 베어링이 작동 유체로 분리되어 있어 마찰이 거의 없고 내구성이 매우 높다. 이러한 장점을 가지는 유체 베어링 중 유체 정압과 유체 동압을 모두 사용하는 하이브리드 스러스트 베어링은 높은 강성과 감쇠를 가지며 이를 통해 회전축의 디스크를 지지한다. 이러한 특성을 가지는 하이브리드 스러스트 베어링은 터보펌프에서 발생하는 터빈부와 임펠러 부분의 압력 구배에 기인하는 축방향 하중을 원할하게 지지할 수 있다. 본 연구에서는 하이브리드 스러스트 베어링의 특성을 실험적으로 규명하기 위해 실험장치를 제작하였으며, 물을 공급하여 실험을 진행하였다. 또한, 실험 결과를 예측과 비교하였다.