액체로켓엔진

제1장 체계적인 액체로켓엔진 개발
제1절 액체로켓엔진의 설계 2
제2절 엔진의 일생과 시스템 엔지니어링 12
제3절 엔진개발을 위한 조직 24
제4절 엔진개발요구조건 31

제2장 가압식 액체로켓엔진
제1절 액체로켓 42
제2절 추진기관 43
제3절 가압식 액체로켓엔진 47
제4절 가압식 액체로켓엔진의 주요 구성품 48
제5절 가압식 액체로켓엔진의 예: Aestus 엔진 57
제6절 가압식 엔진의 특징 59
제7절 로켓 추진제의 이해 61

제3장 액체로켓엔진 시스템 설계
제1절 추진제 선정 및 혼합비 결정 70
제2절 추진제 공급 방식 76

제3절 엔진 사이클 선정 82
제4절 연소압 결정 90
제5절 엔진의 유공압구조 선정 96
제6절 터빈구동가스 온도 결정 100
제7절 터보펌프 최대 허용 회전수 결정 104
제8절 연소기 냉각방식 결정 105
제9절 엔진 구성품의 차압수준 결정 108
제10절 엔진 구성품의 효율 예측 112

제4장 엔진 사이클 해석
제1절 엔진 사이클 해석(에너지 밸런스 해석)의 이해 117
제2절 팽창식 사이클 엔진의 사이클 해석 117
제3절 다단연소 사이클 엔진의 사이클 해석 120
제4절 가스발생기 사이클 엔진의 사이클 해석 122
제5절 전기펌프 사이클 엔진의 사이클 해석 127
제6절 엔진 사이클 해석 모델 128

제5장 엔진의 성능설계
제1절 팽창식 사이클 엔진의 성능설계 130
제2절 다단연소 사이클 엔진의 성능설계 138
제3절 가스발생기 사이클 메탄엔진의 성능설계 150
제4절 결론 157

제6장 로켓엔진의 예
제1절 Merlin 1D(케로신 가스발생기 사이클 엔진) 160
제2절 RD-170계열(케로신 다단연소 사이클 엔진) 165
제3절 Vulcain(수소 가스발생기 사이클 엔진) 173
제4절 SSME(수소 다단연소 사이클 엔진) 181
제5절 RL10(수소 팽창식 사이클 엔진) 190
제6절 Prometheus(메탄 가스발생기 사이클 엔진) 194
제7절 BE-4(메탄 다단연소 사이클 엔진) 199
제8절 Raptor(메탄 full-flow 다단연소 사이클 엔진) 202
제9 M10(메탄 팽창식 사이클 엔진) 204
제10절 Rutherford(전기 펌프 사이클 엔진) 208
제11절 엔진 사이클 비교 210

부록
제 1 절 우주속도 214
제 2 절 로켓방정식 219
제 3 절 추력벡터제어와 롤제어 222
제 4 절 노즐 출구속도 225
제 5 절 터빈 동력식 227
제 6 절 펌프 상사법칙, 비속도, 흡입 비속도 228
제 7 절 특성속도 236

머리말 중에서
책은 독자가 점진적으로 지식을 획득할 수 있도록 고려되었고, 목차는 엔진의 설계과정과 동
일한 순서로 배치하였습니다.
1장에서는 액체로켓엔진의 설계에 대한 이해를 돕고, 엔진 설계를 시작하기 위한 기본적인 환경과 조건을 다루고 있습니다.
2장은 가장 상위시스템인 로켓으로부터 추진기관과 엔진 순으로 설명함으로써 로켓시스템의 관점에서 엔진의 기능과 역할을 보여주고, 가압식 엔진을 예로 하여 엔진에 대한 이해를 도왔습니다.
3장에서는 액체로켓엔진의 보편적인 형태인 터보펌프를 이용한 추진제 공급방식에 대한 설명과 함께 추진제 선정, 엔진의 사이클 선정, 연소압 결정 등 엔진시스템 차원에서 주요한 설계 파라미터들을 정하는 방법에 대해 서술하였습니다.
4장에서는 팽창식 사이클, 다단연소 사이클, 가스발생기 사이클 및 전기펌프 사이클 엔진에 대해 구성품 차원에서 주요 설계 파라미터들을 결정하는 방법(에너지 밸런스 해석)을 기술하였습니다. 세 가지 사이클 중에서 상대적으로 이해가 쉬운 팽창식 사이클 엔진을 먼저 설명하고, 다음으로 구조적으로 팽창식 사이클과 유사한 다단연소 사이클을, 이어서 가스발생기 사이클과 전기펌프 사이클 순서로 서술하였습니다. 이 사이클 해석결과는 엔진 구성품의 설계 요구조건이 됨으로 엔진시스템 설계에서 매우 중요한 부분을 차지합니다.
5장에서는 4장에서 설명한 엔진 구성품의 주요 파라미터의 결정 방법을 실제 예를 들어 설명함으로써 엔진개발자나 독자가 엔진의 설계를 명확히 이해하고 활용할 수 있도록 하였습니다.
6장은 액체로켓엔진의 예로서 케로신을 연료로 사용하는 엔진(가스발생기 사이클의 Merlin 1D 엔진, 다단연소 사이클의 RD-170계열 엔진과 전기펌프 사이클의 Rutherford 엔진), 수소를 연료로 사용하는 엔진(가스발생기 사이클의 Vulcain 엔진, 다단연소 사이클의 SSME 엔진, 팽창식 사이클의 RL10 엔진), 그리고 메탄을 연료로 사용하는 엔진(가스발생기 사이클의 Prometheus 엔진, 다단연소 사이클의 BE-4와 Raptor 엔진, 팽창식 사이클의 M10 엔진)을 차례대로 제시하였습니다.
부록에는 1∼6장에서 가독성을 위하여 생략한 물리적인 원리나 배경, 수학적 설명들을 모아서 독자의 지적 호기심을 충족시키고자 하였습니다.