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가스터빈 엔진 조립과 작동방법

전문가 제언: ○ 본 특허는 가스터빈 조립과 성능효율 향상을 위한 작동 방법으로 가스 터빈 엔진의 출력증강과 함께 소음을 저감하는 쉐브론 타입(톱니 모양의 베인 자국)의 요철이 있는 가스터빈 배기 노즐에 관한 것이다.

○ 터빈노즐 혼합 장치는 부수의 고주파 소음을 일으키는 단점이 있다. 저주파 소음을 소음 주파수 영역에서 2~4dB 줄일 수 있다. 실효 감각 소음레벨 (EPNL)이 소음 측정 기준 전체에 대한 소음저감 효과는 불충분하지만, 실시 예에서 고주파 소음을 분리하여 저주파 소음이 감소 상쇄되어, 결과적으로 EPNL을 감소시킨다.

○ 외부 기류 혼합장치(코어흐름과 팬 흐름)의 단점은 공력 성능 (축 방향의 추력)에 악영향을 미치는 점이다. 탭이나 쉐브론은 일반적으로 연료 총 사용량 (TSFC)을 증가시키는 동시에 비행 능력(envelope)의 디자인 설정점이 벗어난 곳에서는 노즐배출 특성에 악영향을 미치게 된다.

○ 적절하고 다양한 노즐 형상이 원하는 수준으로 소음을 저감하기 위하여 쉐브론 타입의 배기 노즐이 채택된다. 노즐형상은 특정 용도에 따라 수학적 모델 및 실험에 근거한 방법을 통해 결정된다.

○ 가스터빈용 디스크에 Cr-Mo-V강이 사용되고 있다. 근년에 이르러, 에너지절약의 관점에서 가스터빈의 열효율이 향상되고 있다. 열효율을 향상시키기 위해서는 가스온도 및 압력을 높이는 것이 가장 유효한 수단이나, 가스온도를 1,100℃ 내지 1,300℃로 높이고, 압력 비를 10 내지 15까지 높임으로써 상대비로 약 3%의 효율향상을 기대할 수 있다. 터빈노즐의 고온, 고압 비에 수반하여 종래의 Cr-Mo-V강보다 더욱 강한 강도와 첨단의 높은 재료가 필요하다.

○ 노즐의 쉐브론 형태는 거의 축 방향으로 움푹 들어가게 하고 있으며, 위부분과 대체로 0°~26° 사이에서 반경 방향 바깥쪽으로 뻗어있는 것이 효과적이라 할 수 있다.

저자: THE BOEING COMPANY
자료유형: 특허정보