가스터빈 엔진 작동, 검사 및 정비

XII. 가스터빈 엔진 작동, 검사 및 정비   1. 시동과 작동 가. 시동전 외부물질에 의한 손상(FOD) 가능성 및 청결여부 등 항공기 주위 점검 나. 고온 고속 가스 방출 주의 : 전방 25ft(8m) 반경, 후방 200ft(61m) 다. 전방 레이더파(전투기 등) 주의 : 전방 50ft(15m) 라. 대형 가스터빈 엔진은 뉴매틱시동기(pneumatic starter) 사용 o 지상동력장비(GPU) 또는 항공기 장착된 보조동력장치(APU)로부터 공기 공급 마. 소형 엔진을 구동시켜 변속기를 통해 대형 엔진 시동 바. 뉴매틱 대신 폭발성 카트리지 폭약(Explosive Cartridge) 사용   2. 터보 제트 기관 시동 ① 공기 공급(GPU, APU, Cross-feed) ② 동력레버(스로틀) : Shut Off 위치 ③ 주 스위치(Main SW) : ON ④ 연료제어 스위치 : ON 또는 NORMAL ⑤ 연료 부스터 펌프 스위치 : ON ⑥ 시동 스위치 : ON (RPM & Oil Pressure 증가 관찰) ⑦ 10~15%의 RPM 정도에서 동력레버(스로틀)를 IDLE 위치로 전진 (별도의 점화스위치가 있을 때는 연료를 공급하기 전에 점화 스위치 : ON)   3. 터보 팬 기관 시동 ① 공기 공급(GPU, APU, Cross-feed) ② 동력레버(스로틀) : Idle 위치 ③ 연료차단 레버 : Close 위치 (시동 및 점화 스위치 On 아니면 Close) ④ 주 스위치(Main SW) : ON ⑤ 연료 부스터 펌프 스위치 : ON ⑥ 시동 스위치 : ON (RPM & Oil Pressure 증가 관찰) ⑦ 점화 스위치 : ON (RPM 10% 이상에서만 작동) ⑧ 연료 차단 레버 : OPEN (시동여부는 EGT 상승, 시동은 2분 이내) ⑨ 시동 완료 후 시동 스위치 및 점화 스위치 OFF * 시동 시 EGT > 시동 후 EGT   4. 엔진트림 및 조절(Engine Trim & Adjust) 가. 트리밍(Trimming) o 항공기 엔진이 일정 추력 범위를 벗어났을 때 해당 범위에 들도록 조정하는 것 o 엔진의 정해진 RPM에서 정격 추력을 내도록 연료 조절장치를 조정하는 것 나. 트림 시기 : 엔진교환, FCU교환 및 조정불량, 배기노즐 교환 시, 가변정익(VSV) Rigging 불량, Blade 손상, 진동 등 * 압축기 Rotor Blade와 Stator Vane에 먼지나 이물질 고착으로 공기흐름 저해, 앞전 부식으로 압축기 성능 및 특성 변화 초래 * 고온, 고압가스에 노출된 터빈 Blade와 Stator의 부식과 손상 초래 다. 일반적 트림방법 o 기수를 바람 정면 방향(풍속 20MPH 이하) 정대, 저습도 무풍시 최적, FOD 제거/확인 o 필요한 계기 설치 : 터빈 방출압력이나 엔진 압력비(EPR), N2 RPM o 기종별 정비지시서에 따라 해당 변수(EPR, RPM, 연료흐름량 등) 측정 및 비교, 조정   5. 비정상 시동상태 가. 과열시동(Hot Start) : 시동시 EGT가 규정치 이상으로 증가하는 현상 -> 원인 : FCU 고장, 압축기 입구 공기흐름 제한, 연료라인 빙결, 블레이드나 베인 손상, CIT 감지기 고장, VBV 작동불량, 낮은 최대 모터링 속도, EGT 계기 고장 등 나. 결핍시동(False or Hung Start) : 시동이 걸린 후 IDLE RPM으로 증가되지 않고, 이 보다 낮은 RPM에 머물러 있는 현상(EGT는 상승) -> 원인 : 시동기에 동력 공급 불충분, 공기밸브 고장, 압축기 공기 실 마찰 손상, 엔진내부 손상, 공기 누설 등 다. 시동불능(No Start) : 엔진이 규정된 시간 내에 시동되지 않는 현상.(RPM, EGT 증가 안됨) -> 원인 : 시동기나 점화장치의 불충분한 전력, 연료 흐름 막힘, 점화계통 및 FCU 고장   6. 엔진 정격 (Engine Rating) 가. 이륙 추력(Take-off Thrust) : 항공기 이륙시 사용되는 최대 추력. 사용 제한 있음(보통 최대 5분 이내), 최대 허용 연속추력의 약 10% 이상 나. 최대 연속추력(Max Continuous Thrust) : 시간제한 없이 연속으로 작동할 수 있는 최대 추력. 이륙 추력의 90% 내외. METO(Maximum Except Take-Off)로 표시 다. 최대 상승추력(Max Climb Thrust) : 항공기가 상승할 때 사용되는 추력. 최대 연속 추력과 같을 때가 많다. 라. 최대 순항추력(Max Cruise Thrust) : 순항에 요구되는 최대 추력(연료 소비율 최저). 이륙추력의 80% 내외 마. 저속 추력(완속 추력, Idle Thrust) : 지상이나 비행중 엔진이 자립 회전할 수 있는 최저 회전상태로 이륙추력의 5~6%   7. 작동 점검 가. Dry Motoring : Ignition Off, Fuel Off에서 Starter만으로 엔진 회전 o 연료를 연료조정장치 이후로는 흐르지 못하게 차단한 상태에서 단순히 시동기에 의해 기관을 회전시키면서 점검하는 방법 o 시기 : 정비나 부품 교환 시 윤활계통 누설점검 및 기능점검 나. Wet Motoring : Ignition Off, Fuel On에서 Starter만으로 엔진 회전 o 연료를 기관 내부에 흐르게 하여 연료 노즐을 통해 분사시키지만 점화장치는 작동하지 않고, 시동기에 의해 기관을 회전시키면서 연료조정장치 이후의 연료계통과 연료의 분사상태를 점검하는 방법 o Wet Motoring 후에는 반드시 Dry Motoring으로 잔여 연료를 배출(Blow Out)시켜야 함 o 시기 : 연료계통 분해 또는 교환 시 누설 및 기능점검   8. 항공기 엔진 점검 가. 주기검사(Periodic Inspection) : 작동시간과 비행 사이클(이착륙) 수에 따라 결정 나. 주기검사 종류 : A 점검(100시간), B 점검(100시간 이상) 수행       XIII. 기   타   1. 후기 연소실 (주로 초음속 군용기에 사용) 가. 총 추력 50% 증가, 연료 소모율 큼(2~8배) 나. 구성    - 후기 연소 라이너 : 작동 않을 경우 배기관으로 사용    - Fuel Spray Bar(연료 분무대) : Diffuser(확산 통로)에 장착    - Flame Holder(불꽃 홀더) : 가스 속도 감소, 와류 형성(불꽃 꺼지는 것 방지)    - 가변 면적 배기 노즐 : 무작동 시 수축, 작동 시 과열, 고압 방지 역할   2. 크리프(Creep) 가. Creep (크리프) : 응력을 받고 있는 재료의 영구 비틀림이 시간과 함께 증가하는 장기 소성 변형 현상으로 온도가 높은 만큼 현저하다. 가스터빈엔진에서는 고속 회전에 의한 원심력과 연소가스에 의한 고온/고압에 의해 부하를 받는 터빈 블레이드가 여기에 해당됨. 나. 크리프 현상 : 일정한 크기의 지속 하중에 의해서 변형이 시간과 더불어 증대하는 현상. 다. 크리프 파괴 : 과대하지 않은 일정 하중 이상이 가해지면 시간의 경과와 더불어 변형이 증대하여 결국에는 파괴하는 현상.     3. 물 분사 가. 목적 : 추력 증가, 압축기 입구나 출구(디퓨저)에 분사, 제트 엔진 냉각(공기밀도 증가) 나. 높은 기온일 때 효과가 크고, 알코올과 섞어 사용(물 결빙 방지), 이륙시 1~5분 정도 다. 이륙할 때 물 분사를 하면 10~30% 추력 증가 가능     4. 제트엔진의 TCCS(Turbine Case Cooling System) 가. 터빈 블레이드와 터빈 케이스 사이의 간극을 최소가 되게 해주는 계통 나. 터빈 케이스 외부에 공기 매니폴드를 설치하고 이 매니폴드를 통해 냉각공기를 터빈 케이스 외부에 내뿜에서 케이스를 수축시켜 터빈 블레이드 팁 간격을 적정하게 보정함으로써 터빈 효율의 향상에 의한 연비의 개선을 위해 마련되어 있다. 다. 초기에는 고압 터빈에만 적용되었지만 나중에 고압과 저압에 적용되었으며, 냉각에 사용되는 공기는 외부 공기가 아니라 팬을 통과한 공기를 사용한다. 라. TCCS Valve는 EEC(Electronic Engine Control)의 명령에 따라 작동된다.   5. 기 타 가. 가스터빈 엔진의 기어박스를 구동하는 것 : HPC(고압축기) 나. 터보 팬 블레이드의 재질은 : 티나늄(Titanium) 합금 다. 가스터빈 엔진에서 서지(Surge) 현상이 일어나는 곳 : 압축기(Compressor) 라. 터보 제트 엔진의 고열부분 점검시 무엇으로 금이나 흠집을 표시하는가? : 분필(chalk) 마. 터빈 축과 압축기 축의 연결방법은? : Spline 바. 회전축에 터빈 디스크를 고정시키는 일반적인 방법 : Bolting 사. 모듈 구조(module construction) : 엔진의 정비성 향상이 목적, 몇 개의 정비 단위로 설계, 교환․수리 용이