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제트엔진에서의 추진축의 피로 수명해석에 관한 융합연구
Convergent Study on Fatigue Life Analysis of Driving Shaft in Jet Engine 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.6 no.6, 2015년, pp.279 - 284  

이정호 (공주대학교 대학원 기계공학과) ,  조재웅 (공주대학교 기계자동차공학부)

초록
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항공기의 추력으로 구동되는 추진축의 회전운동에서 발생되는 진동은 추진축의 수명에 큰 영향을 끼친다. 그리고 회전중 추진축에서 피로파괴가 발생하게 될 시에, 막대한 인명피해를 야기하게 된다. 비행환경에 따라 다양한 회전에 놓이게 되는 추진축에서 떨림이 발생한다. 따라서 이러한 피로파괴가 우려되는 추진축 부위를 본 논문에서는 해석적 연구를 통해 사전에 파악함으로서, 파손방지를 위한 그 내구성이 향상되고 근간된 안전설계를 토대로 융합기술에 접목하여 그 미적인 감각을 나타낼 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The vibration happened at the revolution movement of driving shaft driven with the thrust of airplane affects the great influence on the life of the shaft. And a great loss of life is caused when the fatigue damage is occurred at the driving shaft during revolution. The chattering is occurred at the...

주제어

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문제 정의

  • 항공기 사고는 자동차사고와는 달리 한번에 많은 인원을 수송하며, 높은 고도에서 운행되는 작동환경에 의해 사소한 결함조차도 큰 피해를 야기할 수 있어 이에 대한 구조해석을 통해 사전에 위험부위를 발견하고 대비하기 위한 구조해석의 필요성이 절실하다. 본 논문에서는 회전운동을 위한 항공기 제트엔진의 추진축에 모멘트를 가하여 실제 운행 되는 환경을 모사하기 위해 CATIA를 통해 3D 모델을 구성하며 이에 대한 구조해석은 ANSYS를 통해 진행한다. 또한 이때 발생하는 피로파괴를 확인하기 위해, 3가지 피로 사이클을 적용하여 추진축에서 발생할 수 있는 진동환경을 재현한다.
  • 본 논문의 해석은 비행기 전체 모델이 아닌, 제트엔진에 국한된 해석으로서 제트엔진에서 발생된 응력이 항공기 전체 모델로 전이되지 않으며 제트엔진에서도, 동력발생을 위한 엔진 연소실에 초점이 맞추어진 것이다. 따라서 [Fig.

가설 설정

  • [Fig. 4]는 피로해석에 사용되는 피로하중에 관한 것으로, (a)의 SAE bracket history는 험지를 주행하는 환경을 가정한 것으로 피로주기들 중 가장 큰 진폭을 가진다. 이 같은 큰 진폭을 가지는 피로주기는 같은 하중에서도 더 큰 변화를 일으키기 때문에 가장 가혹한 고회전환경을 의미한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
항공기의 배행 원리는 무엇인가? 국외뿐 아니라 국내 장거리 이동에도 이용되고 있는 항공기는 제트엔진의 회전축에서 발생되는 토출압력과 이때 연소되는 연료의 추력이 더해져 비행을 하게 되는데, 이때 다양한 회전범위를 가지는 제트엔진의 추진축은 회전에 의한 진동에 의한 피로가 누적되게 된다. 이로 인해 발생된 피로파괴는 고속 회전운동을 하는 추진축에 큰 부담을 주게 되며 결과적으로 파괴가 발생하게 된다.
추진축의 수명에 큰 영향을 끼치는 요인은 무엇인가? 항공기의 추력으로 구동되는 추진축의 회전운동에서 발생되는 진동은 추진축의 수명에 큰 영향을 끼친다. 그리고 회전중 추진축에서 피로파괴가 발생하게 될 시에, 막대한 인명피해를 야기하게 된다.
항공기 제트엔진의 추진축의 피로파괴에 대한 연구가 필요한 이유는 무엇인가? 국외뿐 아니라 국내 장거리 이동에도 이용되고 있는 항공기는 제트엔진의 회전축에서 발생되는 토출압력과 이때 연소되는 연료의 추력이 더해져 비행을 하게 되는데, 이때 다양한 회전범위를 가지는 제트엔진의 추진축은 회전에 의한 진동에 의한 피로가 누적되게 된다. 이로 인해 발생된 피로파괴는 고속 회전운동을 하는 추진축에 큰 부담을 주게 되며 결과적으로 파괴가 발생하게 된다. 회전에 의한 진동뿐 아니라 연소 시 발생되는 압축응력과 고온의 가스는 추진축에 누적되게 된다. 항공기 사고는 자동차사고와는 달리 한번에 많은 인원을 수송하며, 높은 고도에서 운행되는 작동환경에 의해 사소한 결함조차도 큰 피해를 야기할 수 있어 이에 대한 구조해석을 통해 사전에 위험부위를 발견하고 대비하기 위한 구조해석의 필요성이 절실하다. 본 논문에서는 회전운동을 위한 항공기 제트엔진의 추진축에 모멘트를 가하여 실제 운행 되는 환경을 모사하기 위해 CATIA를 통해 3D 모델을 구성하며 이에 대한 구조해석은 ANSYS를 통해 진행한다.
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참고문헌 (15)

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  10. S. O. Bang, K. S. Kim, S. H. Kim, S. G. Song, J. U. Cho, "Study on Compression Test of Aluminum Foam and Honeycomb Sandwich Composites", Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society, Vol. 12, No. 9, pp. 3802-3807, 2011. 

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  13. H. K. Choi, S. J. Hong., S. H. Kim and J. U. Cho, "Study on Fatigue Analysis of DCB Specimen Bonded", Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society, Vol. 13, No. 7, pp. 2865-2871, 2012. 

  14. H. K. Jun, J. W. Seo, D. H. Lee, H. J. Kim, "A Study on the Fatigue Crack Evaluation Method of Railway Bogie Frame", The Korean Society For Railway, Vol. 12, No. 1, pp. 16-24, 2009. 

  15. D. W. Kang, N. S. Choi, J. S. Kim, S. I. Seo, S. H. Jo, "Static and Fatigue Fracture Assessment of Hybrid Composite Joint for the Tilting Car Body", The Korean Society of Mechanical Engineers, Vol. 31, No. 2, pp. 166-173, 2007. 

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