가스발생기 사이클

가스발생기 사이클 (Gas-Generator Cycle)은 액체 로켓 엔진의 추진제 공급 방식 중 하나로, 소형 연소기인 가스 발생기(Gas Generator)에서 일부 추진제를 연소시켜 고온의 가스를 생성하고, 이 가스로 터빈을 구동하여 추진 펌프를 작동시키는 방식이다.

원리 및 작동 방식:

가스발생기 사이클은 주 연소기에 공급될 추진제 일부를 가스 발생기로 보내, 점화하여 고온, 고압의 가스를 만든다. 이 가스는 터빈을 회전시키고, 터빈은 펌프와 연결되어 추진제를 주 연소기로 밀어 넣는다. 터빈을 지난 배기가스는 노즐을 통해 배출되거나 (개방형 사이클), 주 연소기로 다시 들어가 연소되기도 한다 (폐쇄형 사이클).

특징:

• 개방형 가스발생기 사이클 (Open Gas-Generator Cycle): 터빈을 지난 배기가스를 엔진 외부로 배출하는 방식이다. 구조가 비교적 간단하고 신뢰성이 높지만, 배기가스에 포함된 화학 에너지를 활용하지 못해 효율이 떨어진다. 액체 추진 로켓의 초기 단계에서 많이 사용되었다.
• 폐쇄형 가스발생기 사이클 (Closed Gas-Generator Cycle): 터빈을 지난 배기가스를 주 연소기로 다시 보내 연소시키는 방식이다. 배기가스에 포함된 화학 에너지를 재활용하여 엔진의 효율을 높일 수 있다. 하지만 연소 과정이 복잡해지고, 가스발생기의 설계 및 제어가 까다로워진다. 단계식 연소 사이클과 함께 고성능 엔진에 주로 사용된다.

장점:

• 구조가 비교적 간단하고 작동 신뢰성이 높다 (개방형).
• 엔진 성능 향상이 가능하다 (폐쇄형).

단점:

• 효율이 낮다 (개방형).
• 구조가 복잡하고 제어가 어렵다 (폐쇄형).

활용:

가스발생기 사이클은 다양한 종류의 액체 로켓 엔진에 사용되며, 특히 액체 추진제를 사용하는 로켓 엔진의 초기 모델과 특정 성능 요구 사항을 충족해야 하는 엔진에 적용된다. 대표적인 예로는 러시아의 RD-170 엔진 (단계식 연소 사이클과 결합) 등이 있다.