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항공기 가스터빈엔진 터빈블레이드의 고장률 예측에 관한 연구
A Study on Failure Rate Prediction of Aircraft Gas Turbine Engine Turbine Blade 원문보기

한국항공운항학회지 = Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics, v.27 no.4, 2019년, pp.21 - 26  

김천용 (세한대학교 항공정비학과) ,  최세종 (한서대학교 항공융합학부 항공정비전공)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study is to suggest a method for the efficient preventive maintenance of aircraft gas turbine engine turbine blades. For this study, the types and characteristics of gas turbine engines and its turbine blades were studied, the turbine blade defect types that caused an In-Flight S...

주제어

#항공기 가스터빈엔진   #고장률   #터빈블레이드   #와이블 분포   #배기가스온도   #비행 중 엔진정지  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 최신의 정비기법으로 관리하고있는 K 항공사의 B747-400 화물기가 20XX년 10월 11일 운항 중 NO. 4 엔진의 2단계 터빈 블레이드(2nd stage turbine blade)의 손상으로 배기가스온도(Exhaust Gas Temperature: EGT)가운용한계치까지 상승하고, 엔진진동(Vibration)이 증가하여 NO.4 엔진을 비행 중 정지(In-Flight Shut Down)시킨 상태로 인천공항까지 비행한 사례를 기반으로 유사사례 재발방지를 위해 터빈 블레이드의 고장률을 예측하여 효율적인 예방정비를 위한 방안을 강구하고자 한다.

가설 설정

  • 와이블 분포는 형상모수(β), 척도모수(α), 위치모수(γ) 모수를 갖는 연속형 확률분포로 시간의 경과에 따라 감소(β<1), 일정(β=1), 증가(β>1)하는 고장률을 표현할 수 있다. 본 논문에서는 위치모수를 0으로 가정한다. 따라서 와이블 분포의 고장밀도함수 f(t), 신뢰도 R(t), 불신뢰도 F(t), 고장률 h(t)는 각각 식 (3)~식 (6)과 같이 정의된다[7].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Total Cycle 18000을 초과한 블레이드에는 어떤 예방조치가 필요한가? 연구 결과, 고장률이 급격히 증가하여 약 45%의 고장률로 나타나는 TC 15,000 이상의 블레이드가 장착된 항공기 엔진에 대해서는 내시경 검사(BSI) 수행 시 Video Scope장비 등을 활용하여 정밀검사를 실시하여야 하며, Total Cycle이 18,000을 초과한 블레이드에 대해서는 내시경검사(BSI)실시 주기를 단축하여 블레이드에 결함발견 시 항공기로부터 엔진을 조기장탈하여 비행 중 엔진정지와 같은 위험한 상황을 예방할 필요가 있다.
항공정비란? 항공정비는 항공기와 엔진 및 장비품을 사용가능한 상태, 즉 감항성을 유지하는 것으로 일반적으로 유지(Maintenance), 수리 (Repair), 오버홀(Overhaul), 개조(Modification), 검사(Inspection) 등으로 구분할 수 있다. 유지, 오버홀, 개조 및검사 등 대부분의 정비활동은 항공기와 엔진 및장비품의 고장이 발생하지 않도록 사전에 조치를 하는 예방정비 활동이고, 수리는 일반적으로고장이 발생된 후 다시 작동할 수 있도록 결함을 해소하는 수정정비 활동이다[1].
비행 중 엔진정지가 일어난 화물기의 지상점검 결과는 어떠했는가? 지상점검 결과, 배기관(Tail Pipe)에서 작은 금속조각들(Small Metal Debris)이 발견되었으며,내시경검사(Borescope Inspection)를 실시한 결과, 고압터빈 2단계 블레이드(HPT 2nd Blade) 3개가 파단(Broken)되었으며, 다수의 블레이드 팁(Blade Tip)이 떨어져 나간 것(Metal Missing)이발견되어 항공기로부터 엔진을 장탈하여 엔진분해검사를 실시하였다.
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참고문헌 (8)

  1. Choi, S., and Kim, W., "A study on the selection of aircraft MRO using AHP", Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics, 23(4), 2015, pp.82-88. 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. Kim, C. Y., "Aviation maintenance science introduction", Node Media, Seoul, 2015, pp.252-270. 

  3. Kim, C. Y., "Aircraft gas turbine engine", Node Media, Seoul, 2016, pp.24-26. 

  4. Pratt and Whitney, "PW4000-94"(747) line and base maintenance-level III", Customer Training Center, PWA, 2001. 

  5. Pratt and Whitney, PW ANSWER# C9309-A41530, "P717677(KAL IFSD engine), TB2 fracture", PWA, 2010. 

  6. Chai, H., Shin, J., Lim, T., and Kim, J., "Failure rate calculation using the mixture Weibull distribution", The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers 66(3), 2017, pp.500-506. 

    원문보기 상세보기 crossref

  7. Kim, J., and Chung, Y., "Reliability analysis of multi-functional multi-state standby system using Weibull distribution", J. Soc. Korea Ind. Syst. Eng 40(3), 2017, pp.138- 147. 

    원문보기 상세보기 crossref

  8. Pratt and Whitney, HPT 2nd Stage Blade Internal Sulfidation, 2005, PWA. 

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