초록 ▼

본 연구는 전단계 한 ·러 국제공동연구사업으로 수행된 "헬리콥터용 소형 터어보 샤프트 엔진 기술개발"과 일관성 있게 연계하여 수행되었다. 지난 사업에서 는 국내에서 요구될 헬리콥터의 요구출력을 선정하여 이에 부합하는 엔진을 개발하는데 목표를 두고 터어보 샤프트 엔진의 기술추이를 분석, 그에 따른 데이터 베이스를 구축하여 요구출력과 유사한 엔진 중 기술적 검토를 거쳐 요구출력을 낼 수 있는 개량대상엔진을 선정하였으며 이 개량대상엔진을 토대로 시스템해석에 의해 개량 가능한 핵심부품을 도출한 후 이 핵심부품의 개량 방안을 설정하여 IGV

본 연구는 전단계 한 ·러 국제공동연구사업으로 수행된 "헬리콥터용 소형 터어보 샤프트 엔진 기술개발"과 일관성 있게 연계하여 수행되었다. 지난 사업에서 는 국내에서 요구될 헬리콥터의 요구출력을 선정하여 이에 부합하는 엔진을 개발하는데 목표를 두고 터어보 샤프트 엔진의 기술추이를 분석, 그에 따른 데이터 베이스를 구축하여 요구출력과 유사한 엔진 중 기술적 검토를 거쳐 요구출력을 낼 수 있는 개량대상엔진을 선정하였으며 이 개량대상엔진을 토대로 시스템해석에 의해 개량 가능한 핵심부품을 도출한 후 이 핵심부품의 개량 방안을 설정하여 IGV가 없이 종횡비(Aspect Ratio)가 작은 2단 축류압축기의 개량을 성공적으로 수행 하였다. 본 연구에서는 위의 개량된 2단 축류압축기와 매칭이 될 고압원심압축기의 개발에 중점을 두고 연구를 수행하였다. 또한 위탁과제로 3차원 점성유동해석 기술의 국내 구축에 노력을 기울였다. 본 보고서는 지난 3년 간(1997.9 ∼ 2000.8) 연구수행 결과의 최종보고서로서 개량엔진의 요구되는 출력을 얻도록 엔진핵심부품인 고압 원심압축기의 공력/구조설계과정과 제작/성능시험과정 그리고 최종 개발 결과를 수록하였으며 3차원 점성 유동해석 코드의 개발과 검증과정의 일부를 수록하였다.

Abstract ▼

This project was performed succeeding the previous project "Development of Small Turboshaft Engine Technology for a Helicopter" which was already completed in 1998 as one project of the Korea-Russia international research program. The previous project and current project are commonly focused on the

This project was performed succeeding the previous project "Development of Small Turboshaft Engine Technology for a Helicopter" which was already completed in 1998 as one project of the Korea-Russia international research program. The previous project and current project are commonly focused on the development of an engine which has the appropriate power required for the potential helicopter which will be in demand In the near future.In the previous project the trend of technology for turboshaft engine has been analyzed, and data base has been established. As a base engine for the upgrade of helicopter propulsion system, an engine which produces similar power to the requirement was selected after several steps of evaluation procedure among potential candidate engines in the world. System analysis was performed regarding the base engine to select core parts which should be re-designed for upgrading. Then, an 2 stages axial compressor which has no IGV, a low aspect ratio, was developed successfully. In this project, High performance centrifugal compressor which works well matched with prevlous 2 stages axial compressor was developed. Besides 3D viscous flow analysis technology was studied as a sub projected.This report is the final report of the results which was researched during 3 years (Sep. 1997 ~ Aug. 2000). This report include the aerodynamic and structural design process of the high pressure centrifugal compressor for theenhanced performance of the previous helicopter engine, manufacture of the designed test compressor, performance test and a final results and evaluation. Besides the process of the development of a 3D viscous flow analysis code and its confirmation process.

목차 Contents

• 제1장 개요...25
• 제2장 원심압축기 공력설계/해석...27
• 제1절 원심압축기 주요설계 변수...27
• 제2절 자오면상의 초기설계 변수 선정 : 설계모드...27
• 제3절 자오면상의 초기설계 성능 검증 : 해석 모드...28
• 제4절 성능예측(설계 모드 1차원 해석)...28
• 제5절 초기 축대칭 유동계산(설계 모드)...29
• 제6절 임펠러 초기형상...29
• 제7절 임펠러에서의 축대칭 유동해석...30
• 제8절 임펠러의 상대유동해석 및 블레이드 하중분포 해석(S1면 해석)...30
• 제9절 임펠러형상수정(초기 개량 임펠러)...31
• 제10절 개량 임펠러에 대한 S1면 유동해석 및 S2면 유동해석...32
• 제11절 설계요구조건의 특징 및 임펠러 2차 형상수정...32
• 제12절 구조적 요구조건 및 임펠러 최종 형상수정...34
• 제13절 블레이드 디퓨저 형상설계...35
• 제14절 출구 안내익(AGV) 형상설계...36
• 제15절 원심압축기 성능예측 수정...36
• 제16절 축류-원심압축기 결합시의 성능예측...37
• 제17절 제작용 임펠러 형상도출...38
• 제3장 유동해석...39
• 제1절 3차원 유동해석...39
• 제2절 2차원 점성 유동해석...42
• 제3절 임펠러 채널내에서 3차원 경계층에 대한 서술...43
• 제4장 임펠러 강도해석...47
• 제1절 입력 데이터...47
• 제2절 사용된 S/W 및 계산방법...47
• 제3절 해석 과정...48
• 제4절 정적계산의 결과...48
• 제5절 팁 간극...49
• 제6절 정응력해석결과의 안정성 검증...49
• 제7절 임펠러의 동적특성해석...49
• 제5장 공력해석용 소프트웨어의 이론적 배경...51
• 제1절 1차원 평균 유선 해석...51
• 1.1 비속도...51
• 1.2 Blockage...52
• 1.3 디스크 마찰...52
• 1.4 Slip Factor...52
• 1.5 베인없는 디퓨져...52
• 제2절 원심압축기 성능계산...53
• 제3절 원심형 임펠러의 CAD작업을 위한 소프트웨어...53
• 제4절 3D-Imp-Multi 비점성 해석기...54
• 4.1 지배방정식...55
• 4.2 수치해석 기법...56
• 4.3 평균방법...57
• 제5절 3D-Imp-Multi 난류경계층 해석...57
• 5.1 좌표계와 지배방정식...58
• 5.2 수치해석 기법...61
• 제6절 3D-Dif-Back 비점성 해석기...61
• 6.1 지배방정식...61
• 6.2 수치해석 기법...63
• 제7절 2D-Dif-Back 난류 경계층 해석기...63
• 7.1 비점성(외부) 유동 계산...64
• 7.2 점성(내부) 유동 계산...65
• 7.3 수치해석기법...66
• 제6장 상세 설계 및 제작...67
• 제7장 성능 시험...71
• 제1절 개요...71
• 제2절 시험설비 소개...72
• 제3절 시험기 및 시험 항목...73
• 제4절 시험과정...74
• 제5절 시험결과...75
• 제8장 결론...77
• 제9장 참고문헌...79
• (표)...81
• (그림)...115
• (부록1)(시험기 상세설계 도면)...209
• (부록2)(위탁과제 보고서)...251