Study on the Temperature Characteristic of Pressurization System Using Cryogenic Helium Gas

극저온 헬륨가스 가압시스템에 대한 온도특성 연구(I)

The pressurization system in a liquid rocket propulsion system provides a controlled gas pressure in the ullage space of the vehicle propellant tanks. It is advantage to employ a hot gas heat exchanger in the pressurization system to increase the specific volume of the pressurant and thereby reduce over-all system weight. A significant improvement in pressurization-system performance can be achieved, particularly in a cryogenic system, where the gas supply is stored inside the cryogenic propellant tank. In this study liquid nitrogen was used instead of liquid oxygen as a simulant. The temperature characteristic of cryogenic pressurant is very important to develop some components in pressurization system. Numerical modeling and test data were studied using SINDA/FLUINT Program and PTF(Propellant-feeding Test facility).

액체로켓 추진시스템에서 가압시스템은 발사체 추진제 탱크의 얼리지 공간에 제어된 가스를 공급하는 것이다. 가압시스템에서 고온 가스 열교환기를 적용하는 데는 가압제의 비체적을 증가시켜 전체 발사체 시스템의 중량을 감소시키는 장점이 있다. 가압시스템 성능에 있어서 주목할 만한 개선점은 극저온 시스템에서 얻어질 수 있다. 이러한 경우 가스 공급은 극저온 탱크 내부에 저장되어 진다. 본 연구에서는 극저온 추진제를 모의(模擬)하기 위하여 액체 질소를 사용하였다. 극저온 가압제의 온도 특성은 가압시스템에서 구성 단품을 개발하는데 있어서 매우 중요하다. 본 연구에서는 SINDA/FLUINT를 이용한 이론적 해석과 PTF에서 수행된 실험 결과에 대하여 비교 분석이 수행되었다.