KR100368603B1

KR100368603B1 - aircraft gas turbine engine having a centrifuge

Info

Publication number: KR100368603B1
Application number: KR10-2000-0024157A
Authority: KR
Inventors: 윤장식
Original assignee: 윤장식
Priority date: 2000-05-04
Filing date: 2000-05-04
Publication date: 2003-01-24
Also published as: KR20000058366A

Abstract

본 발명은 흡입 공기의 유로저항문제를 해결함과 동시에 원심분리력을 이용하여 이물질을외부로 이탈시키는 기관 보호 장치에 있어서, 확산형 흡입 덕트(30)의 선단에 고정되어 풍력을 이용하여 회전되는 중공 구조물(4)과, 중공 구조물(4)에 설치된 다수의 지느러미 팬(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기를 구비한 가스 터빈 기관에 관한 것 이다.The present invention solves the flow resistance problem of the intake air and at the same time in the engine protection device for separating foreign matter by using a centrifugal separation force, the hollow is fixed to the front end of the diffusion type suction duct 30 is rotated using wind power A gas turbine engine with a centrifuge comprising a structure (4) and a plurality of fin fans (6) installed in the hollow structure (4).

모래, 우박, 작은 새 떼 및 공중 포화의 파편을 포함한 이물질은 중공의 구조물(4)과 충돌하여 이물질 조각으로 분쇄될지라도 중공의 구조물(4)의 표면을 따라 유입되는 동안 지느러미 팬(6)의 원심분리력에 의하여 기관외부로 이탈되게 함과 동시에, 공기역학적인 측면에서는 기존의 공기 흡입구 형상보다 개선된 안정적인 공기 흐름에 유리한 환형 구조를 갖추어서 기관 내부로 안정된 공기를 공급함으로서 공기의 유로 저항을 해소할 수 있는 기관 보호 장치를 제공한다.Foreign matter, including debris of sand, hail, small flock, and air saturation, will collide with the hollow structure (4) and break into pieces of debris, even though it is introduced along the surface of the hollow structure (4). In addition to being separated out of the engine by the centrifugal separation force, in an aerodynamic aspect, the annular structure is advantageous for stable air flow improved from the conventional air intake shape, and thus, the air flow resistance of the air is eliminated by supplying stable air into the engine. Provide institutional protective devices that can be used.

따라서 기관의 출력 성능을 저해시키지 않고 가스 터빈 기관의 추력성능 및 기계적 수명을 개선시킨다.This improves the thrust performance and mechanical life of the gas turbine engine without compromising engine output performance.

Description

Aircraft gas turbine engine having a centrifuge

본 발명은 항공기의 가스 터빈 기관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작동중 공기 흐름과 함께 유입되는 조류, 우박, 수분 및 토사등의 이물질을 원심분리에 의하여 제거시키고 확산형 흡입 덕트 내부로 양질의 건조한 공기 흐름을 원활하게 송풍시키어 가스 터빈 기관의 추력성능 및 기계적 수명을 개선시키는 것을 특징으로 하는 원심 분리기를 구비한 가스 터빈 기관에 관한 것이다.The present invention relates to a gas turbine engine of an aircraft, and more particularly, to remove foreign substances such as algae, hail, moisture, and earth and sand introduced with the air flow during operation by centrifugation and high quality dryness into the diffusion type suction duct. The present invention relates to a gas turbine engine having a centrifugal separator characterized by smoothly blowing the air flow to improve the thrust performance and mechanical life of the gas turbine engine.

일반적으로, 항공기 가스 터빈 기관에는 도 1에 도시한 바와 같이 대기중의 공기를 흡입, 압축, 폭발, 배기 과정을 통하여 추력을 얻는 기관으로서, 일반적으로 가스 터빈 기관 내부로 유입되는 공기 유속을 저감시키는 확산형 흡입 덕트(30)가 장착되어 있다.In general, as shown in FIG. 1, an aircraft gas turbine engine obtains thrust through intake, compression, explosion, and exhaust of air in the atmosphere, and generally reduces the air flow rate flowing into the gas turbine engine. The diffusion type suction duct 30 is mounted.

이러한 확산형 흡입 덕트를 통하여 유입되는 공기 흐름 속의 조류, 우박, 수분 및 토사 등의 이물질을 제거하지 못하여 가스 터빈 기관(10) 내부에 유입됨으로서 기관내부의 회전축(14)에 설치된 블레이드(BLADE)이나 핀(FIN)등의 내부부품(16)에 치명적인 손상을 입히고 심하게는 비행중 기관 고장을 초래하는 등 세계적으로 항공기 사고의 주요 원인이 되어 왔으며,It is not possible to remove foreign substances such as algae, hail, moisture, and earth and sand in the air flow introduced through the diffusion type suction duct, so it is introduced into the gas turbine engine 10 so that the blade BLADE installed on the rotating shaft 14 inside the engine or It has been a major cause of aircraft accidents around the world such as damaging the internal parts 16 such as fins and severely causing engine failure during flight.

또한 악천후 비행 시에는 수분이 많은 공기 상태로 인하여 기관의 열효율을 저하시키고 부식으로 인하여 기계적 수명을 단축시키는 등의 문제점이 있어 왔다.In addition, bad weather flight has a problem such as lowering the thermal efficiency of the engine due to the moisture of the air state and shorten the mechanical life due to corrosion.

본 발명의 목적은, 상기한 바와 같은, 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 확산형 흡입 덕트의 입구에 타원형 중공 구조물로 이루어진 회전체를 복수의 베어링 및 지지 대를 이용하여 장착시키고, 상기 회전체의 표면에는 복수의 유선형 지느러미팬을 장축 방향으로 고정시킨 원심분리기를 구비하여, 상기 가스 터빈 기관 작동중 흡입되는 공기 유속에 의하여 상기 회전체를 회전시키는 것을 특징으로하는 원심 분리기를 구비한 가스 터빈 기관을 제공한다.An object of the present invention, as described above, to improve the conventional problems, mounting a rotating body made of an elliptical hollow structure at the inlet of the diffusion type suction duct using a plurality of bearings and supports, the rotating body A gas turbine engine having a centrifugal separator having a centrifugal separator in which a plurality of streamlined fin fans are fixed in a long axis direction is rotated by an air flow rate sucked during operation of the gas turbine engine. To provide.

도 1은 종래의 가스 터빈 기관을 도시한 사시도1 is a perspective view showing a conventional gas turbine engine

도 2의 본 발명에 따른 원심분리기를 구비한 가스 터빈 기관의 사시도Perspective view of a gas turbine engine having a centrifuge according to the invention of FIG. 2

도 3은 본 발명에 따른 원심 분리기에 장착시킨 베어링 부분의 단면도Figure 3 is a cross-sectional view of the bearing portion mounted to the centrifuge according to the present invention

도 4는 본 발명에 따른 원심 분리기의 정면도4 is a front view of a centrifuge according to the present invention

도 5는 본 발명에 따른 원심 분리기의 측면도5 is a side view of a centrifuge according to the present invention

도 6은 본 발명의 실시 예에 의한 작동 설명도6 is an operation explanatory diagram according to an embodiment of the present invention.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

2. 원심 분리기 4. 중공 구조물2. centrifuge 4. hollow structure

6. 지느러미팬 10. 가스 터빈 기관6. Fin fan 10. Gas turbine engine

30. 확산형 흡입 덕트 32. 베어링30. Diffuse suction duct 32. Bearing

본 발명에 따르면, 흡입 공기의 유로저항문제를 해결함과 동시에 원심분리력을 이용하여 이물질을외부로 이탈시키는 기관 보호 장치에 있어서, 확산형 흡입 덕트(30)의 선단에 고정되어 풍력을 이용하여 회전되는 중공 구조물(4)과, 중공 구조물(4)에 설치된 다수의 유선형 지느러미 팬(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기를 구비한 가스 터빈 기관을 제공한다.According to the present invention, in the engine protection device for solving the flow resistance problem of the intake air and at the same time to separate the foreign matter by using a centrifugal separation force, it is fixed to the tip of the diffusion type suction duct 30 to rotate using wind power Provided is a gas turbine engine with a centrifugal separator, characterized in that it comprises a hollow structure 4 and a plurality of streamlined fin fans 6 installed in the hollow structure 4.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 본 발명에 따른 원심분리기를 구비한 가스 터빈 기관을 도시한 것이다.2 shows a gas turbine engine with a centrifuge according to the invention.

도면 중에서 기본적인 가스 터빈 기관에 대한 일반적인 구조 및 기능은 이미 알려진 기기인 관계로 여기에서 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the general structure and function of the basic gas turbine engine in the drawings is a known device, a detailed description thereof will be omitted.

따라서, 본 발명에 있어서는, 제트 추진 기관에 공기 흐름과 함께 유입되는 조류, 우박, 수분 및 토사 등의 이물질을 원심 분리에 의하여 제거시키고 기관 내부에 공기 흡입 상태를 개선 할 수 있도록 확산형 흡입 덕트(30)의 입구에 원심 분리기(2)를 장착한 것이다.Therefore, in the present invention, the diffusion type suction duct to remove the foreign substances such as algae, hail, water and earth and sand introduced into the jet propulsion engine with the air flow by centrifugation and improve the air intake state inside the engine ( The centrifuge 2 is attached to the inlet of 30).

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 대기중의 공기를 흡입하여 항공기의 비행 추력을 발생시키는 가스 터빈 기관(10)에 있어서, 확산형 흡입 덕트(30)의 구조에 원주 방향으로 지지 대(34)를 고정하여 설치시키고, 지지 대(34)를 이용하여 중심에 복수의 베어링(32)을 고정시키며, 베어링(32)에 회전축(36)을 장착시키고, 회전축(36)의 선단에는 타원형 중공 구조물(4)로 이루어진 회전체를 장착시키며, 중공 구조물(4)의 표면에는 장축 방향으로 복수의 지느러미팬(6)을 고정시킨 원심 분리기(2)를 부가한 것이다.In order to achieve the above object, the present invention, in the gas turbine engine 10 that inhales the air in the air to generate the flight thrust of the aircraft, the support base in the circumferential direction to the structure of the diffusion type suction duct ( 34) is fixed and installed, a plurality of bearings 32 are fixed to the center by using the support base 34, the rotating shaft 36 is mounted on the bearing 32, the elliptical hollow at the tip of the rotating shaft 36 The rotating body consisting of the structure (4) is mounted, and the centrifugal separator (2) fixing the plurality of fin fans (6) in the longitudinal direction is added to the surface of the hollow structure (4).

도 3에 도시한 바와 같이, 확산형 흡입 덕트(30)의 중심에 지지 대(34)를 이용하여 베어링(32)을 고정시키어서 회전축(36)을 지지시키고,As shown in FIG. 3, the bearing 32 is fixed to the center of the diffusion type suction duct 30 to support the rotating shaft 36.

도 4에 도시한 바와 같이, 확산형 흡입 덕트(30)내부로 공기 흐름속의 이물질의 유입을 방지할 수 있도록 지느러미팬(6)의 회전 반경 면적을 흡입구(31)의 단면적 보다 크게 한 구조로서 지느러미팬(6)은 중공구조물(4)의 원주면 에 고정시키어 확산형 흡입 덕트(30)로 유입되는 공기 흐름 속에 이물질이 혼입하는 경우 조류 등의 이물질을 고속 회전하는 지느러미팬(6)에 충돌시킨 후 원심 분리력으로 제거시키는 기능을 갖는 한편, 송풍 효과에 의하여 가스 터빈 기관(10) 내부로 흡입되는 공기를 정화시키는 것으로,As illustrated in FIG. 4, the fin has a structure in which the radius of rotation of the fin fan 6 is larger than the cross-sectional area of the suction port 31 so as to prevent the inflow of foreign matter in the air flow into the diffusion suction duct 30. The fan 6 is fixed to the circumferential surface of the hollow structure 4 so that when foreign matter is mixed in the air flow flowing into the diffusion type suction duct 30, the foreign matter such as algae collides with the fin fan 6 which rotates at high speed. It has a function to remove by the centrifugal force afterwards, while purifying the air sucked into the gas turbine engine 10 by the blowing effect,

도 5에 도시한바와 같이, 중공 구조물(4)은 초음속 공기 역학적인 항력 감소를 위하여 선단(8)부위가 돌출된 타원형으로 이루어지고, 중량감소를 위하여 재질은 알루미늄 경합금으로 이루어지며,As shown in Figure 5, the hollow structure 4 is made of an elliptical protrusion protruding the tip portion 8 for supersonic aerodynamic drag reduction, the material is made of aluminum light alloy for weight reduction,

지느러미팬(6)의 형상은 가스 터빈 기관작동중 확산형 흡입 덕트(30)에 흡입되는 공기 유속에 의하여 회전 회전력을 발생시키는 구조로서 선단(8)부근에서 시작하여 회전축(36) 방향으로 높아지면서 축방향 S자형으로 굴곡 되어지는 공기역학인 유선형으로 이루어진다.The shape of the fin fan 6 is a structure that generates a rotational rotational force by the air flow rate sucked into the diffusion type suction duct 30 during the operation of the gas turbine engine, starting near the tip 8 and rising toward the rotational axis 36. It is streamlined, aerodynamically curved in an axial S-shape.

도 6에 도시한바와 같이, 확산형 흡입 덕트(30)의 흡입구로 흡입되는 공기 흐름은 원심 분리기(2)의 타원형 중공 구조물(4)의 표면을 통과하는 동안 공기보다 밀도가 높은 공기 흐름(19)속의 이물질(20)인 조류, 우박, 수분 및 토사는 지느러미팬(6)과 충돌되어 원심력에 의하여 원주 방향으로 분리되어 확산형 흡입 덕트(30)의 외벽으로 이탈되어지나, 밀도가 낮아 가벼운 공기는 지느러미팬(6)의 송풍효과에 비교하여 원심력의 영향이 거의 무시됨으로 확산형 흡입 덕트(30)를 통하여 가스 터빈 기관 내부로 유입된다.As shown in FIG. 6, the air flow sucked into the inlet of the diffusion type inlet duct 30 is more dense than the air stream 19 while passing through the surface of the elliptical hollow structure 4 of the centrifuge 2. Algae, hail, moisture, and earth and sand, which are contaminants 20, collide with the fin fan 6, are separated in the circumferential direction by centrifugal force, and are separated from the outer wall of the diffusion type suction duct 30, but the air is low in density. Compared to the blowing effect of the fin fan 6, the influence of the centrifugal force is almost neglected and thus flows into the gas turbine engine through the diffusion type suction duct 30.

또한 수분이 많은 악천후중의 우중 비행중에도 흡입공기중의 다량 수분을 제거시키게되어 기관 고장에 의한 항공기 사고 예방은 물론 양질의 건조한 공기를 기관내부로 흡입시키어 연소 및 폭발과정이 이루어지게 하여 가스 터빈 기관의 열효율, 추력성능 및 기계적 수명을 개선시킬 수 있다.In addition, it removes much water in the intake air during bad weather during heavy rains, and prevents aircraft accidents caused by engine failures, and inhales high quality dry air into the engine to make combustion and explosion processes. It can improve thermal efficiency, thrust performance and mechanical life.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 가스 터빈 기관 작동중 공기 흐름과 함께 유입되는 공기보다 큰 밀도의 조류, 우박, 수분 및 토사 등의 이물질을 본 발명에 따른 원심분리기에 의하여 제거시키어 기관고장으로 인한 항공기 사고를 예방하고 가스 터빈 기관 내부로 이물질을 제거시킨 건조한 양질의 공기 흐름을 원활하게 송풍시키어 추력성능 및 기계적 수명을 개선시키는 것을 특징으로 하는 원심 분리기를 구비한 가스 터빈 기관을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, foreign matters such as algae, hail, moisture, and earth and sand having a greater density than air introduced with the air flow during operation of the gas turbine engine are removed by the centrifugal separator according to the present invention. It is possible to provide a gas turbine engine having a centrifugal separator, which prevents aircraft accidents and smoothly blows dry, high quality air streams from which foreign substances are removed into the gas turbine engine, thereby improving thrust performance and mechanical life.

Claims

In the engine protection device for solving the flow resistance problem of the intake air and at the same time to separate the foreign matter by using the centrifugal force, the hollow structure is fixed to the front end of the diffusion type suction duct 30 and rotated by wind power (4 And a plurality of streamlined fin fans (6) installed in the hollow structure (4).