제트엔진 팬 날개의 설계와 구조해석

전문가 제언

○ 제트엔진은 고속 제트를 방출하여 Newton의 운동법칙에 의해 추진력을 발생시키는 반작용 엔진을 말하며 터보제트, 터보팬, 로켓, 램제트(ramjet) 등을 포함한다. 제트엔진의 많은 부품 중에서 팬 날개(fan blade)는 특히 중요하다. 만일 팬 날개를 적절히 설계하지 않으면, 팬 날개는 회전 시에 진동을 일으켜 엔진에 현저한 고비용의 손상을 일으킬 수 있는 응력과 변형을 가져온다. 이 해설논문은 팬 날개와 관련된 기본적 기술문제들을 구조적 무결성(integrity), 안정성 및 내구력에 대하여 개관하였다.

○ 팬 날개는 날개요소운동량(BEM) 이론에 기초하여 설계한다. BEM이론은 시간과 비용면에서 정확도가 우수하며, 날개 도면의 최적화를 얻을 수 있다. 팬 날개는 추진효율과 안전성을 고려하여 설계하며, 경량이면서 인장강도와 항복강도가 우수한 재료인 티타늄, 복합재료, 금속매트릭스복합재료(MMC) 등을 사용한다. 팬 날개는 가리개(shroud)를 갖는 경우보다 갖지 않는 구조가 우박, 얼음, 조류 등의 흡입 방지에 유리하다.

○ 국내에서는 2008년에 최초로 국방과학연구소와 삼성테크원이 공동으로 성능이 우수하며 경제적인 MTJ-150 초소형 터보제트엔진의 국산화에 성공함으로써 자력으로 감시, 정찰용 무인기 및 각종 유도무기의 개발이 가능해졌으며 이 분야의 국산무기체계를 확립할 수 있는 길이 열리게 되었다.

○ Engineering Village에 들어가 Compendex를 이용하여 2000∼2013년 기간의 'jet engine fan blade'를 검색한 결과 국제학술지에 게재된 관련 논문 건수는 중국이 52건으로 1위이고 다음은 미국(45건), 영국(25건), 독일(16건), 일본(10건) 순이고 한국은 3건으로 11위이다. 앞으로 제트엔진의 개발과 함께 팬 날개 개발 연구도 활성화되어 우주항공분야의 경쟁력을 제고시켜 나가야할 것이다.

저자

L. M. Amoo

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

정밀기계

연도

2013

권(호)

60

잡지명

Progress in aerospace science

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

1~11

분석자

이*희

분석물

• 제트엔진 팬 날개의 설계와 구조해석.pdf [371,857 byte]

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