본문내용
1. 압축기 실속이란
1.1. 공기흐름의 받음각과 압축비
흡입구 공기 속도와 압축기 회전속도의 두 요소가 벡터를 형성해서 동익에 부딪히는 공기흐름의 각도(받음각)을 이룬다. 이 받음각이 커지면 공기흐름과 압축비는 높아진다. 그러나 받음각이 너무 크면 블레이드 위 표면을 지나는 공기흐름은 난류로 되고 압축과 공기흐름을 정체, 역류시키는 현상이 발생하게 된다. 이처럼 과도한 받음각은 압축기 실속의 주요 원인이 된다.
압축기의 받음각이 너무 크면 공기의 흐름이 블레이드 표면에서 박리되어 난류가 발생하고 압축과 공기흐름이 정체 및 역류되는 현상이 일어나게 된다. 이러한 현상을 압축기 실속이라고 한다. 즉, 받음각의 증가에 따라 압축비와 공기흐름은 높아지지만, 받음각이 임계값을 초과하면 오히려 압축기 성능이 저하되는 것이다.
1.2. 실속 현상의 특징
흡입구 공기 속도와 압축기 회전속도의 두 요소가 벡터를 형성해서 동익에 부딪히는 공기흐름의 각도(받음각)을 이룬다. 이 받음각이 커지면 공기흐름과 압축비는 높아진다. 그러나 받음각이 너무 크면 블레이드 위 표면을 지나는 공기흐름은 난류로 되고 압축과 공기흐름을 정체, 역류시키는 현상이 발생하는데, 이를 실속(stall) 현상이라 한다"
실속 현상의 특징은 다음과 같다. 첫째, 받음각 변화 뿐만 아니라 공기흐름 상태의 영향을 받는다. 즉, 압축기를 지나는 공기 속도를 늦추어 정체, 역류현상을 일으킨다. 둘째, 실속 현상이 전체 단으로 확산되면 서지(surge) 현상이 발생하는데, 서지 현상은 심한 소음과 함께 회전속도가 동요하게 되며, 운전 중에는 배기온도 상승으로 나타난다. 셋째, 압축기 서지는 날개와 케이싱 내면을 열화 시키고, 심하면 압축기 케이싱을 파손시킬 수 있다. 넷째, 고 압축비의 엔진일수록 더 압축비의 엔진보다는 실속의 범위가 확대되는 경향이 있다.
1.3. 실속 현상의 영향
실속 현상의 영향은 다음과 같다.
실속 현상이 발생하면 압축기 전체에 걸쳐 공기 흐름속도가 너무 느려지거나 정체 또는 역류하게 된다. 이로 인해 심한 소음과 진동이 발생하며, 엔진 회전속도(RPM)의 급격한 감소, 배기가스 온도(EGT)의 상승, 압력비(CPR)의 급격한 감소 등이 나타난다. 즉, 실속 현상은 엔진 성능을 심하게 떨어뜨리고 출력 손실의 원인이 된다.
또한 심한 실속이나 서어지(surge) 현상에서는 공기의 역류로 인해 후방 압축기 블레이드에 굽힘력(bending stress)이 생겨 스테이터 베인에 접촉하게 된다. 이로 인해 재질의 연속적인 파괴가 발생하여 결국 압축기 로터와 전체 엔진의 파열을 초래할 수 있다.
따라서 압축기 실속은 엔진의 안정적인 운전을 저해하고 심각한 기계적 손상을 유발할 수 있는 치명적인 문제이다. 특히 고압축비 엔진일수록 실속 현상의 범위가 더 확대되어 이에 대한 적절한 대응책이 필요하다고 할 수 있다.
2. 압축기 실속의 원인
2.1. 공기흐름의 변화
공기흐름의 변화는 압축기 실속의 주요 원인 중 하나이다. 비행 자세의 급변에 따르는 엔진 유입 공기 흐름의 난류, 측풍과 돌풍, 다른 엔진으로부터 배기가스의 흡입 등으로 인해 압축기로 유입되는 공기흐름이 변화하게 되면 압축기 블레이드에 작용하는 받음각이 과도하게 증가하여 실속이 발생할 수 있다.
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