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논문 상세정보

가스터빈 엔진용 고속 베어링의 상세 설계를 위한 베어링 하중 조건에 관한 연구

A Study of Loading Conditions for Developing the High-speed Bearings of the Gas-turbine Engine

초록

본 연구에서는 가스 터빈 엔진용 고속 베어링 설계의 첫 단계로 엔진 작동 조건에 따른 베어링 하중을 도출한다. 대상 가스터빈 엔진의 베어링에는 공력 하중, 자중, 가속에 따른 관성력이 부여된다. 이에 3-D 공간상에서의 힘 평형 조건과 자이로스코픽 효과를 고려한 모멘트 평형식을 기반으로 베어링에 부가되는 하중을 예측한다. 최종적으로 합동운용규격지침서(Joint Service Specification Guide)에 제시된 엔진 운용 조건으로부터 과도상태 최대, 최소 베어링 하중 조건 및 정상상태 최대, 최소 베어링 하중 조건을 도출한다. 본 연구를 통해 확보된 베어링 하중 조건은 추후 설계 단계인 베어링의 형상 설계와 성능 검증 시험의 경계 조건으로 활용될 것이다.

Abstract

The methodology to calculate loads on the bearings of the gas-turbine engine is presented for design of high-speed bearing. Firstly, the loads on the bearings are formulated according to the force and moment equilibrium with gyroscopic moment in three-dimensional space. Afterward, operating loading conditions of the engine are presented by applying the Joint Service Specification Guide, and magnitudes of transient and steady bearing loads are estimated based on the operating conditions. The calculated loading conditions of the bearings will be used for the essential design boundaries for the detail structural design and rig test.

참고문헌 (7)

  1. Lee, J.H., Kim, S.G., Kang, S.C., Kim, M.S. and Kim, S.W., "Development of the Bearing/Damper Test Rig for Gas Turbine Engine," Proceedings of the 1999 KSNVE Fall Conference, Seoul, Korea, pp. 468-473, Nov. 1999. 
  2. Kim, K.T. and Kim, S.K., "Study on Fuel Lubrication Performance of a High Speed Rolling Element Bearing," Proceedings of the 2008 KSPE Fall Conference, Daejeon, Korea, pp. 424-426, Nov. 2008. 
  3. Poplawski, J.V., Atwell, D.R., Lubas, M.J. and Odessky, V., "Predicting Steady-State Temperature, Life, Skid, and Film Thickness in a Greased Preloaded Hybrid Ball Bearing," Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 118, No. 2, pp. 443-448, 1996. 
  4. Poplawski, J.V., "COBRA-AHS User's Guide with Tutorial Problems," J.V. Poplawski & Associates, Bethlehem, PA, USA, 1998. 
  5. Kim, K.S., Lee, S.W., Kim, S.W. and Lee, I., "Application of Foil Air Bearing to Small Gas Turbine Engine for UAV," Proceedings of the 2003 KSPE Fall Conference, Gwangju, Korea, pp. 261-266, Oct. 2003. 
  6. Rolls-Royce plc, The Jet Engine, 5th ed., The Technical Publications Department: Rolls-Royce, Derby, England, 1996. 
  7. Department of Defense, "Joint Service Specification Guide," JSSG-2007A, 2004. 

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