전기펌프 사이클 액체로켓엔진 추력 제어를 위한 추진제 공급계 M&S

초록

재사용 발사체, 달 착륙선 등은 엔진 시동부터 착륙 까지의 다양한 기동을 하므로 넓은 범위의 추력 제어 를 요구한다. 또한 엔진 운용 시 외부 환경의 변화나 로켓 내부의 추진제 변화에 따른 외란이 발생할 수 있 는데, open-loop 제어를 사용하는 경우, 이를 즉각적 으로 대처하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서 다양한 기법의 closed-loop 제어기법이 연구되고 있다(1-2). 액체로켓엔진은 주로 터보펌프 사이클을 적용해왔는 데, 모터, 배터리 등의 발달로 전기펌프 사이클 액체로 켓엔진도 대두되고 있다(3). 기존의 터보펌프 사이클 엔 진은 추력 조절을 위해 밸브를 이용하여 유량을 조절 하였으나(4-5), 전기펌프 사이클의 경우 펌프 회전수를 조절하여 유량을 조절할 수 있고 유공압 밸브에 비해 응답속도도 빠르다는 이점을 가지고 있다. 본 연구에서는 전기펌프 사이클 액체로켓엔진의 펌 프 회전수 제어를 이용한 추력 제어 연구를 수행하였 다. 특히 펌프 회전수 제어 시 PID 제어기를 이용하 여, 목표 유량을 달성할 수 있도록 수행된 실험과 제 어 시뮬레이션의 결과를 비교 검증하였다.