항공 엔진은 항공기의 "심장"입니다. 민간 여객기의 엔진은 안전성과 신뢰성에 중점을 두는데, 군용 엔진 역시 이를 바탕으로 더 큰 추력을 추구하는 동시에 애프터버너를 켰을 때 최대 추력을 추구합니다. 항공엔진 분야의 최강자는 군용항공엔진임이 틀림없으며, 군용엔진은 인간기술의 정점으로 여겨진다. 항공우주 엔진의 R&D, 제조, 생산 능력을 갖춘 국가는 일반적으로 자국 기술을 쉽게 수출하지 않습니다. 완성된 엔진만 수출하고, 일부는 정비를 위해 원산지로 다시 보내야 하는 경우도 있습니다. 항공기 엔진을 만드는 것이 얼마나 어려운가요? 제조의 어려움은 재료 선택, 설계, 제조, 제어 시스템 및 엄격한 테스트와 같은 많은 측면을 포함하는 복잡한 구조와 고정밀 요구 사항에 있습니다. 함께 살펴보겠습니다.
복사 및 분해가 어려움
항공기 엔진 제조의 어려움은 먼저 복사 및 분해의 어려움으로 반영됩니다. 역맵핑을 통해 자동차나 항공기의 모습을 그대로 복사할 수 있습니다. 말할 필요도 없이 자동차도 카피하기 쉽습니다. Tu-160 및 B-1B 폭격기와 같은 항공기 외관 사본도 있지만 도면의 개입 없이는 엔진 복사가 불가능합니다. 예를 들어, 현재 보잉 737 여객기에 사용되는 주류 엔진인 CFM-56 시리즈 엔진은 1974년 첫 가동부터 현재까지 20,{5}}개 이상의 유닛을 생산했습니다. 주로 보잉(Boeing)과 에어버스(Airbus)가 생산하는 거의 모든 단일 통로 여객기에 사용됩니다.
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CFM-56을 분해하면 엔진 블레이드가 손톱만한 크기의 작은 공기 구멍으로 덮여 있는 것을 볼 수 있습니다. 도면 위치를 지정하지 않으면 복사가 불가능합니다. 공기 구멍이 잘못된 위치에 뚫리면 블레이드의 열 방출에 직접적인 영향을 미치고 복제품의 전반적인 성능이 저하됩니다. GE는 CFM-56의 기술적 기반을 바탕으로 Pratt & Whitney와 직접 경쟁하면서 다양한 항공기 모델에 사용할 수 있는 엔진을 개발했습니다.
재료 제작이 어렵습니다.
항공 엔진은 실제로 매우 간단합니다. 저압 압축기, 9단 고압 압축기, 1단 고압 터빈, 4단 저압 터빈 및 중앙에 있는 환형 연소실. 그러나 이러한 구조는 작동 온도와 압력 환경이 다르므로 사용되는 재료가 다릅니다. 터빈 블레이드를 예로 들어 보겠습니다. 작업 환경은 섭씨 수천도, 분당 수만 회전이며 다양한 비율의 여러 금속이 혼합되어 만들어졌습니다.
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연소실 근처의 블레이드는 고온에 노출되고 고온에 견딜 수 있는 재질을 사용하기 때문에 희소금속 원소의 비율이 다릅니다. 동일한 내열재료를 사용하면 단가가 높아 경제성이 떨어지게 된다. 상업용으로 운용되는 민간 여객기 엔진의 경우 가격이 저렴하고 사용하기 쉬운 것이 가장 좋습니다.
마찬가지로 터빈 블레이드 외에도 각 엔진 구성 요소에 사용되는 재료도 다릅니다. 보잉 737에 사용되는 CFM-56 엔진 터빈은 고온 합금으로 만들어졌으며, 기타 일부 부품에는 복합 재료가 사용되었습니다. 현재 더 인기 있는 것은 수지 기반 복합 재료입니다. Pratt & Whitney의 F-119 외부 덕트형 수신기는 이 소재를 사용하여 섭씨 400도의 온도를 견딜 수 있으며 가격도 조절할 수 있습니다.
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높은 가공 정밀도
고급 재료와 도면이 있다고 해서 우수한 항공기 엔진을 만들 수 있는 것은 아닙니다. 가공 기술이 최종 장애물이기 때문입니다. CFM-56 엔진 항공기 엔진의 팬은 직경이 1.55m, 길이가 2.5m에 불과합니다. 이렇게 작은 공간에서 86 kN의 추력을 생성해야 합니다. 처리 기술이 얼마나 복잡한지 상상할 수 있습니다.
작은 관점에서 볼 때, 현재 주류를 이루고 있는 단결정 터빈 블레이드를 예로 들면, 정밀 주조 공정에서는 각 블레이드가 정상적으로 작동할 수 있도록 0.1mm의 오차가 필요합니다. 다양한 합금재료를 함께 가공하기 위해서는 내열합금의 가공기술과 용접기술을 숙지해야 합니다. 동시에 엔진 로터와 블레이드는 작동 중에 고속으로 작동합니다. 장인정신이 부족하면 엔진이 빨리 마모되고 수명이 짧아져 경제성에 직접적인 영향을 미칩니다.
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기술에 대한 높은 요구사항은 또한 항공기 엔진 작동의 효율성을 촉진합니다. 블레이드를 예로 들어 GE는 이음새가 없는 맞대기 조인트 블레이드를 개발했습니다. 엔진 블레이드 바깥쪽 끝 부분에는 특수 소재로 제작된 소프트웨어가 있어 블레이드 작동 시 사용할 수 있다. 외부 링 구조와 원활하게 연결되어 엔진 효율을 향상시킵니다. 이러한 부드러운 소재는 가공 기술에 대한 요구 사항이 매우 높습니다. 안정성을 유지할 뿐만 아니라 경제적이고 유지 관리가 거의 필요하지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 엔진 효율이 향상되는 동시에 지상 직원의 부담도 증가하게 되어 경제적 성과가 충분히 뚜렷하지 않게 됩니다.
정리하자면, 항공엔진은 역측, 재료, 가공기술의 관점에서 볼 때 산업공학 분야의 정점이자 국가 과학기술력의 상징이라고 할 수 있습니다.
WS-10 "Taihang" 엔진을 기반으로 우리나라는 자체적으로 군용 및 민간용 WS-20 고바이패스비, 고추력 터보팬 엔진을 개발했습니다. -20 전략수송기. 우리나라도 C-919 민항기에 장착할 수 있는 장강-1000고바이패스비 터보팬 엔진을 개발 중이며, 세계 최고 수준의 LEAP-X "Safran" 엔진을 국내에서 조립 생산할 예정이다. . 동시에 추력이 200~400kN에 달하는 차세대 첨단 대형 우회비 엔진도 개발되고 있습니다. 이들 프로젝트는 모두 중국 대형 우회비 엔진의 '폭발' 시대가 다가오고 있음을 나타냅니다.
