고추력 액체 로켓 엔진용 터보펌프의 무부하 회전 시험을 통하여 얻어진 임계속도를 회전체동역학해석으로부터 예측된 임계속도와 상호 비교하여 해석 모델의 타당성을 검토하였다. 질량 불평형 하중만을 고려한 베어링 무부하 하중조건에서 해석으로부터 얻어지는 1차 임계속도의 예측치는 시험에서 얻어진 결과와 잘 일치하였다. 상기 회전체동역학 모델을 이용하여 유동해석 및 성능시험 결과를 바탕으로 얻어진 펌프와 터빈의 반경하중으로부터, 반경하중 상대 각도에 따른 베어링 강성 변화를 고려하여 임계속도 변화를 예측하였다. 수치해석 결과 펌프와 터빈의 반경하중 상대 각도는 임계속도에 지대한 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 반면 추가로 축하중이 부과되는 경우 반경하중의 상대 각도에 대한 영향은 감소하는 것으로 나타났다.
Critical speed of high thrust liquid rocket engine turbopump is obtained through a rotordynamic analysis and a unloaded turbopump test is peformed for validation of the numerical model. The first critical speed predicted by the numerical analysis is correlated well with the test result for the bearing unloaded rotor condition only considering mass unbalance load. Using the previous rotordynamic model, critical speed variation is estimated as a function of varied bearing stiffness due to pump and turbine radial loads with relative angle difference. From the numerical analysis, it is found that the relative angle difference of pump and turbine radial loads greatly affects the critical speed. However, additional axial load reduces the effect derived from the relative angle difference of radial loads.
