우주왕복선 메인 엔진

3. 구성 요소

RS-25 엔진은 추력을 생성하기 위해 함께 작동하는 여러 구성 요소로 이루어져 있다. 주요 구성 요소는 다음과 같다.

• '''터보펌프''': 추진제(연료와 산화제)를 연소실로 보내는 역할을 한다. 저압 터보펌프와 고압 터보펌프로 나뉜다.
• '''연소실''': 추진제가 연소되어 고온, 고압의 가스를 생성하는 곳이다.
• '''노즐''': 연소실에서 생성된 고온, 고압의 가스를 팽창시켜 추력을 얻는 장치이다.
• '''열 가스 매니폴드''': 터보 펌프를 구동하는 터빈에 동력을 제공하는 장치이다.
• '''예비 연소기''': 터보펌프를 구동하는 고온 가스를 생성한다.
• '''주 밸브''': 엔진으로 들어가는 액체 산소와 액체 수소의 흐름을 조절한다.
• '''짐벌''': 엔진의 추력 방향을 조절하여 우주선의 자세를 제어하는 장치이다.
• '''헬륨 시스템''': 비행 중 엔진 정화, 추진제 관리 시스템 내 압력 제공, 비상 정지 시 엔진 밸브 작동에 사용된다.
• '''냉각재 제어 밸브''': 엔진의 냉각 시스템을 제어한다.
• '''주 엔진 컨트롤러(MEC)''': 엔진의 모든 기능을 제어하고 성능을 모니터링하는 컴퓨터이다.

3. 1. 개요

• 산화제 (액체 산소):

• 산화제 열 교환기를 거쳐 산화제 탱크 가압 및 포고 억제 시스템으로 분할
• LPOTP로 이동
• 고압 산화제 사전 연소기로 이동하여 HPFTP 터빈과 HPOTP로 분할된 후 핫 가스 매니폴드에서 재결합하여 주 연소실(MCC)로 이동
• 주 연소실(MCC) 인젝터로 직접 이동

• 연료 (액체 수소):

3. 2. 터보펌프

3. 2. 1. 산화제 시스템

3. 2. 2. 연료 시스템

• 한 경로는 주 연소실의 자켓을 통과하며, 여기서 수소는 연소실 벽을 냉각하는 데 사용된다. 그런 다음 주 연소실에서 LPFTP로 연결되어 LPFTP 터빈을 구동하는 데 사용된다.
• LPFTP의 흐름의 작은 부분은 세 개의 엔진 모두에서 공통 매니폴드로 향하여 액체 수소 탱크로 가는 단일 경로를 형성하여 가압을 유지한다.
• 나머지 수소는 고온 가스 매니폴드의 내부 벽과 외부 벽 사이를 통과하여 이를 냉각한 다음 주 연소실로 배출된다.
• 주 연료 밸브에서 나오는 두 번째 수소 흐름 경로는 엔진 노즐을 통과한다(노즐 냉각). 그런 다음 챔버 냉각수 밸브에서 나오는 세 번째 흐름 경로에 합류한다. 이 결합된 흐름은 연료 및 산화제 예비 연소기로 향한다.

3. 3. 파워헤드

3. 3. 1. 예비 연소기

3. 4. 주 연소실 (MCC)

3. 5. 노즐

3. 6. 제어 장치 (MEC)

3. 7. 주 밸브

3. 8. 짐벌

3. 9. 헬륨 시스템

4. 추력 사양

RS-25 엔진은 추력 조절이 가능한 엔진으로, 우주왕복선 프로그램에서는 67%에서 109%까지 추력을 조절하여 사용했다.^[17][24] 추력 수준에 따라 해수면 추력과 진공 추력이 달라진다. 100% 출력 레벨은 엔진 개발 중 결정된 예상 정격 출력 레벨이며, 이후 연구를 통해 100% 이상에서도 안전하게 작동할 수 있음이 밝혀졌다.^[9] 출력 레벨과 물리적 추력의 관계를 고정하여 테스트 데이터 및 작동 데이터 비교를 용이하게 했다.^[9]

엔진 출력 레벨은 엔진 신뢰성에 영향을 미치며, 104.5% 이상의 출력 레벨에서는 엔진 고장 확률이 급격히 증가하여 비상시에만 사용되었다.^[32] 우주 발사 시스템(SLS)에서는 기존 엔진은 109%, 신규 생산 엔진은 111% 추력으로 작동될 예정이며,^[38] 113% 출력도 테스트되었다.^[39][40]

참조

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_[86] 웹사이트 NASA Tests Critical In-Flight Capability During RS-25 Engine Hot Fire http://www.nasa.gov/[...] 2023-04-26
_[87] Tweet Operators are aiming for a test duration of more than 10 minutes (630 seconds), which is longer than the 500 seconds the engines must fire to help launch the @NASA_SLS (Space Launch System) to orbit and helps provide a margin of operational safety.
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_[89] Tweet On June 8, @NASA conducted the 10th certification test of an RS-25 engine at @NASAStennis, continuing a critical hot fire series to facilitate the production of new engines for future SLS (Space Launch System) flights. Watch the engine ignite!
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_[91] Tweet RS-25 engine testing on the Fred Haise Test Stand at NASA's Stennis Space Center
_[92] Tweet "Today's RS-25 engine test on the Fred Haise Test Stand is targeted between 1:30-3:30 p.m. CDT on Facebook Live and YouTube! We will go live 15 minutes early, so tune in to learn more about RS-25 engine testing for future Artemis missions."
_[93] Tweet "Today's test is the 12th (and final) test in the current series using a certification engine with dozens of improvements to make production more efficient and affordable while maintaining high performance and reliability. Another certification engine will be tested this fall."
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_[96] Tweet Today's test of RS-25 Engine 0525 on the Fred Haise Test Stand has a planned duration of 500 sec. with a max. 113% power level. 2023-11-15
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