KR101728157B1 - Multilayer exhaust nozzle, and a manufacturing method using the composite material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합재를 이용한 다층 배기노즐 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온 고압의 배기 노즐의 내측으로부터 차례로 내열층을 형성하는 내열재와 단열층을 형성하는 단열재 및 구조층을 형성하는 구조재로 구성되는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a multilayer exhaust nozzle using a composite material and a manufacturing method thereof. More particularly, the present invention relates to a heat insulating material for forming a heat resistant layer in order from the inside of an exhaust nozzle at high temperature and high pressure, a heat insulating material for forming a heat insulating layer, The present invention relates to a multi-layer exhaust nozzle using a composite material and a manufacturing method thereof.
항공기 배기 노즐은 내부 온도가 500℃ 이상의 고온이 발생하고, 가스 분출 시 축 방향으로 2톤 이상의 하중이 발생하는 특수한 환경을 가지고 있다. 이와 같은 환경에 견디기 위해서 배기 노즐은 내열성, 내변형성 및 내구력이 좋은 금속재로 제작되어 왔다. The air exhaust nozzle has a special environment in which a high temperature of 500 ° C or more occurs inside and a load of 2 tons or more occurs in the axial direction when the gas is ejected. In order to withstand such environment, the exhaust nozzle has been made of a metal material having good heat resistance, resistance to deformation and durability.
오늘날 항공기의 부품도 경량화의 일환으로 복합재의 사용이 늘어나고 있는 추세이나, 배기 노즐과 같은 특수한 부품에 대해서는 발전 속도가 매우 느린 상태이다.In today's aircraft, the use of composites is increasing as a part of the weight, but the speed of development is very slow for special parts such as exhaust nozzles.
본 발명자는 상기와 같은 특수한 환경에 적응할 수 있는 복합소재를 활용하여 내열 및 단열은 물론, 변형에 강한 배기 노즐을 제작하여 항공기 부품의 경량화를 실현코자 한다.
The inventor of the present invention intends to realize light weight of aircraft parts by manufacturing exhaust nozzles which are resistant to deformation and heat as well as heat and insulation by using composite materials adaptable to the above-mentioned special circumstances.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 배기 노즐의 내측으로부터 차례로 내열층과 단열층 및 구조층으로 이루어지는 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a multi-layer exhaust nozzle using a composite material composed of a heat-resistant layer, a heat insulating layer and a structural layer in order from the inside of the exhaust nozzle.
본 발명의 다른 목적은, 내열재는, 배기 노즐의 내부 열로부터 노즐을 보호하기위해 고온에서 견딜 수 있도록 내열층을 형성하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a multilayer exhaust nozzle using a composite material which forms a heat resistant layer to withstand high temperatures in order to protect the nozzle from the internal heat of the exhaust nozzle.
본 발명의 또 다른 목적은, 단열재는, 내열층의 외면에 형성되어 내열재로부터 구조재로 전달되는 열을 차단하도록 단열층을 이루는 다층 배기노즐을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a multilayer exhaust nozzle formed on the outer surface of a heat resistant layer to constitute a heat insulating layer to block heat transmitted from a heat resistant material to a structural material.
본 발명의 또 다른 목적은, 구조재는, 배기 노즐 내부의 고압으로부터 노즐의 형상을 유지하고 변형을 방지하기 위해 구조층을 형성하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제공하는데 있다.It is a further object of the present invention to provide a multilayer exhaust nozzle using a composite material which forms a structural layer to maintain the shape of the nozzle from the high pressure inside the exhaust nozzle and prevent deformation.
본 발명의 목적은, C-SiC(Carbon-Silicon Carbide : 카본 탄화규소) 내열층을 형성하는 내열재를 만드는 단계; 세라믹화(化) 소재를 이용하여 내열층의 외면 형상과 동일한 단열층을 형성하는 단열재를 만드는 단계; 내열재와 단열재를 조립하는 단계; 구조재를 만드는 단계; 탈형 및 가공하는 단계: 검사하는 단계를 포함하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a carbon-silicon carbide (C-SiC) heat-resistant layer, A step of making a heat insulating material forming a heat insulating layer which is the same as the outer surface shape of the heat resistant layer by using a ceramic material; Assembling the heat-resistant material and the heat insulating material; Making a structural material; And a method of manufacturing a multi-layer exhaust nozzle using a composite material including an inspecting step.
본 발명의 다른 목적은, 내열재를 만드는 단계는, 내열재 제작을 위한 내열 프리폼을 만드는 단계를 더 포함하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multilayer exhaust nozzle using a composite material, which further comprises the step of making a heat-resistant preform for manufacturing a heat resistant material.
본 발명의 또 다른 목적은, 내열 프리폼은, 상부 금형과 하부 금형으로 구성되는 내열 프리폼 제작 금형에 의해 제작되어지며, 상부 금형에 의해 만들어지는 상부 내열 프리폼과, 하부 금형에 의해 만들어지는 하부 내열 프리폼으로 이루어지는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a heat-resistant preform which is manufactured by a mold for manufacturing a heat-resistant preform made up of an upper mold and a lower mold and includes an upper heat-resistant preform made of an upper mold and a lower heat- And a method of manufacturing a multi-layer exhaust nozzle using the composite material.
본 발명의 또 다른 목적은, 제작된 상부 내열 프리폼과, 하부 내열 프리폼은 형상을 유지하기위해 그라파이트 지그에 결합하여 함께 탄화시키고, 고온 열처리와 Si 함침을 반복하며 마지막에 연마가공을 통하여 내열재가 완성되는 내열층으로 이루어지는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 제조방법을 제공하는데 있다.It is a further object of the present invention to provide a method of manufacturing an upper heat-resistant preform and a lower heat-resistant preform, which are combined with a graphite jig to be carbonized together to maintain the shape thereof, repeatedly subjected to high temperature heat treatment and Si impregnation, Layered exhaust nozzle using a composite material composed of a heat-resistant layer formed of a heat-resistant material.
본 발명의 또 다른 목적은, 단열재를 만드는 단계에서 단열재는 내열층의 외면 형상과 동일한 세라믹화(化) 소재를 이용하여 단열층을 형성하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a multilayer exhaust nozzle using a composite material in which a heat insulating layer is formed using the same ceramic material as that of the heat resistant layer in the step of forming the heat insulating material.
본 발명의 또 다른 목적은, 내열재와 단열재를 조립하는 단계는, 성형용 금형에 상기 방법으로 제작된 내열재를 세라믹 접착제를 이용하여 접합을 하고, 내열재의 외측에 단열재를 접합하는 형태로 이루어지는 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.It is a further object of the present invention to provide a method of manufacturing a heat insulating material, comprising the steps of: bonding a heat resistant material and a heat insulating material to each other using a ceramic adhesive; and bonding the heat insulating material to the outside of the heat resistant material And a method of manufacturing a multilayer exhaust nozzle using the composite material.
본 발명의 또 다른 목적은, 구조재를 만드는 단계에서, 구조재는, 카본에폭시 프리 프레그를 적층, 오토클레이브 성형하여 구조층을 형성하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 제조방법을 제공하는데 있다.
It is still another object of the present invention to provide a method for manufacturing a multilayered exhaust nozzle using a composite material for forming a structural layer by laminating and autoclaving a carbon epoxy prepreg in a step of forming a structural material.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐은, 배기 노즐의 내측으로부터 차례로 내열층과 단열층 및 구조층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is characterized by comprising a heat-resistant layer, a heat insulating layer and a structural layer in order from the inside of the exhaust nozzle.
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 다른 특징은, 내열재는, 배기 노즐의 내부 열로부터 노즐을 보호하기위해 고온에서 견딜 수 있도록 내열층을 형성한다.Another feature of the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is that the heat resistant material forms a heat resistant layer so as to withstand high temperatures to protect the nozzle from the internal heat of the exhaust nozzle.
이러한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 내열재는, 1,000 ~ 1,200℃에서 견딜 수 있는 C-SiC 내열층으로 된 내열재로 구성되는 것을 특징으로 한다.The heat resistant material of the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is characterized by being made of a heat resistant material made of a C-SiC heat resistant layer capable of withstanding 1,000 to 1,200 占 폚.
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 또 다른 특징은, 단열재는, 내열층의 외면에 형성되어 내열재로부터 구조재로 전달되는 열을 차단하도록 단열층을 이룬다.Another feature of the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is that the heat insulating material is a heat insulating layer formed on the outer surface of the heat resistant layer to block heat transmitted from the heat resistant material to the structural material.
이러한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 단열재는, 세라믹화(化) 소재를 이용하여 표면 투과 온도가 80℃ 이하인 것을 특징으로 한다.The heat insulating material of the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is characterized by having a surface permeation temperature of 80 占 폚 or less by using a ceramic material.
이 때, 단열재는 금속의 유기 및 무기화합물의 용액을 겔화시키고 겔의 열처리를 통하여 산화물 고체, 즉 세라믹을 제조(세라믹화(化))하는 졸겔법을 사용한다. 또한 내열재와 같은 형상으로 내열재의 외부를 감쌀 수 있는 크기로 만들어지는 것을 특징으로 한다.At this time, the heat insulating material uses a sol-gel method in which a solution of organic and inorganic compounds of a metal is gelled and an oxide solid, that is, a ceramic is produced (ceramized) through heat treatment of the gel. And is made to have a size such that it can cover the outside of the heat resistant material in the same shape as the heat resistant material.
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 또 다른 특징은, 구조재는, 배기 노즐 내부의 고압으로부터 노즐의 형상을 유지하고 변형을 방지하기 위해 구조층을 형성한다.Another feature of the multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is that the structural material forms a structural layer to maintain the shape of the nozzle from the high pressure inside the exhaust nozzle and to prevent deformation.
이러한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 구조재는, 카본/에폭시 소재로 구성되는 것을 특징으로 한다.The structural material of the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is characterized by being composed of a carbon / epoxy material.
본 발명의 고온 고압의 배기 노즐을 내열층과 단열층 및 구조층으로 구성되는 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법은 C-SiC 내열층을 형성하는 내열재를 만드는 단계; 세라믹화(化) 소재를 이용하여 내열층의 외면 형상과 동일한 단열층을 형성하는 단열재를 만드는 단계; 내열재와 단열재를 조립하는 단계; 구조재를 만드는 단계; 탈형 및 가공하는 단계: 검사하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a multi-layer exhaust nozzle using a composite material composed of a heat resistant layer, a heat insulating layer and a structural layer according to the present invention is characterized by comprising the steps of: forming a heat resistant material forming a C-SiC heat resistant layer; A step of making a heat insulating material forming a heat insulating layer which is the same as the outer surface shape of the heat resistant layer by using a ceramic material; Assembling the heat-resistant material and the heat insulating material; Making a structural material; Demolding and machining: the step of inspecting.
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법의 다른 특징은, 내열재를 만드는 단계는, 내열재 제작을 위한 내열 프리폼을 만드는 단계를 더 포함한다.Another feature of the method for manufacturing the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is that the step of making the heat resistant material further comprises the step of making the heat resistant preform for manufacturing the heat resistant material.
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법의 또 다른 특징은, 내열 프리폼은, 상부 금형과 하부 금형으로 구성되는 내열 프리폼 제작 금형에 의해 제작되어지며, 상부 금형에 의해 만들어지는 상부 내열 프리폼과, 하부 금형에 의해 만들어지는 하부 내열 프리폼으로 이루어진다.Another feature of the method of manufacturing the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is that the heat-resistant preform is manufactured by a mold for manufacturing a pre-heat-resistant preform made up of an upper mold and a lower mold, And a lower heat-resistant preform made of a lower mold.
이 때, 내열 프리폼은 카본/페놀 프리 프레그를 내열 프리폼 제작 금형에 적층하고 오토클레이브 성형하여 제작하며, 상부 내열 프리폼과 하부 내열 프리폼의 접합부는 단차지게 형성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the heat-resistant preform is produced by laminating a carbon / phenol prepreg on a heat-resistant preform-making mold and autoclaving it, and the junction between the upper heat-resistant preform and the lower heat-resistant preform is stepped.
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법의 또 다른 특징은, 제작된 상부 내열 프리폼과, 하부 내열 프리폼은 형상을 유지하기위해 그라파이트 지그에 결합하여 함께 탄화시키고, 고온 열처리와 Si 함침을 반복하며 마지막에 연마가공을 통하여 내열재가 완성된다.Another feature of the method of manufacturing the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is that the manufactured upper and lower heat-resistant preforms are combined with the graphite jig to maintain the shape and carbonized together, and the high temperature heat treatment and the Si impregnation Repeatedly, the heat-resistant material is finished by grinding at the end.
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법의 또 다른 특징은, 단열재를 만드는 단계는, 단열재는 내열층의 외면 형상과 동일한 세라믹화(化) 소재를 이용하여 단열층을 형성한다.Another feature of the method for manufacturing a multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is that the step of forming the heat insulating material forms a heat insulating layer by using a ceramic material having the same shape as the outer surface shape of the heat resistant layer.
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법의 또 다른 특징은, 내열재와 단열재를 조립하는 단계는, 성형용 금형에 상기 방법으로 제작된 내열재를 세라믹 접착제를 이용하여 접합을 하고, 내열재의 외측에 단열재를 접합하는 형태로 이루어진다.In another aspect of the method for manufacturing the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention, the step of assembling the heat resistant material and the heat insulating material includes joining the heat resistant material produced by the above method to the molding die using a ceramic adhesive, And the heat insulating material is bonded to the outside of the heat resistant material.
이러한 본 발명의 성형용 금형은, 한 조각의 본체 피스와 두 조각의 사이드 피스로 이루어져서 완성 후 탈형이 쉽게 구성되는 것을 특징으로 한다.The mold for molding according to the present invention comprises a body piece of one piece and a side piece of two pieces so that the mold can be easily demolded after completion.
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법의 또 다른 특징은, 구조재를 만드는 단계에서, 구조재는, 카본/에폭시 프리 프레그를 적층하여 오토클레이브 성형으로 구조층을 형성한다. Another feature of the method of making a multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is that in the step of making the structural material, the structural material forms a structural layer by autoclave molding by laminating the carbon / epoxy prepreg.
이러한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법은, 구조재의 단부에는, 항공기 본체에 결합되는 플랜지가 더 형성하는데, 이 때, 플랜지는 스틸 플레이트의 작업 위치에 가공치구 및 가공용 부싱을 이용하며, 가공드릴로 천공되는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a multi-layer exhaust nozzle using the composite material according to the present invention is characterized in that at the end of the structural material, a flange coupled to the aircraft body is further formed, wherein the flange uses a processing fixture and a bushing And is drilled with a drill.
이러한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법으로 만들어진 배기노즐은, 복합재를 사용함으로서 비중이 7 ~ 8인 종래의 금속제 배기노즐에 비해 1.5 ~ 3으로서 경량화를 이룰 수 있는 것을 특징으로 한다.
The exhaust nozzle manufactured by the method of manufacturing the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is characterized in that the weight of the exhaust nozzle can be reduced to 1.5 to 3 compared with the conventional metal exhaust nozzle having a specific gravity of 7 to 8 by using the composite material .
이상에서와 같은 본 발명의 제조방법으로 만들어지는 배기노즐은 복합재를 이용하여 내열층, 구조층을 형성하고 중간에 세라믹화(化) 소재로 된 단열층을 형성하고 있다. 따라서 내열성 및 내식성이 뛰어나며, 비중이 7 ~ 8인 종래의 금속제 배기노즐에 비해 1.5 ~ 3으로서 경량화를 실현할 수 있다.The exhaust nozzle made by the manufacturing method of the present invention as described above forms a heat-resistant layer and a structural layer using a composite material, and a heat insulating layer made of a ceramic material is formed in the middle. Therefore, it is possible to achieve a weight reduction of 1.5 to 3 as compared with the conventional metal exhaust nozzle having a specific gravity of 7 to 8, which is excellent in heat resistance and corrosion resistance.
본 발명의 제조방법으로 만들어지는 배기노즐은 내열층은 금형을 이용하여 각각 상부 및 하부로 나누어 제작한다. 따라서 내열층과 단열층이 2 Piece 형태로 제작됨으로서 제품이 규격화되며, 작업이 용이하여 생산량을 증대할 수 있다. In the exhaust nozzle manufactured by the manufacturing method of the present invention, the heat resistant layer is divided into upper and lower parts by using a mold. Therefore, since the heat-resistant layer and the insulating layer are formed in a 2-piece form, the product is standardized, and the work can be easily performed, thereby increasing the production amount.
본 발명의 제조방법으로 만들어지는 배기노즐은 복합재를 이용한 내열층과 구조층 사이에 열전도도가 낮은 세라믹제로 단열층을 형성하고 있다. 따라서 항공기 동체로 전달되는 열전도를 낮출 수 있으며, 다른 부품에 열전도에 따른 피해를 최소화하여 안전 비행에 기여할 수 있다.
The exhaust nozzle made by the manufacturing method of the present invention forms a ceramic insulating layer having a low thermal conductivity between the heat resistant layer and the structural layer using the composite material. Thus, the heat conduction to the aircraft body can be lowered, and the damage due to thermal conduction to other components can be minimized, contributing to safe flight.
도 1(a)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 개략적인 모형 입체도이다.
도 1(b)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 개략적인 설계 단면도이다.
도 2는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 단면을 나타내는 개략적인 모형 입체도이다.
도 3(a)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 내열 프리폼을 제작하는 개략적인 모형 입체도이다.
도 3(b)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 내열 프리폼을 나타내는 개략적인 모형 입체도 및 접합부의 부분 단면도이다.
도 3(c)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 단열 프리폼을 나타내는 개략적인 모형 입체도이다.
도 4(a)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 성형용 금형을 나타내는 개략적인 모형 입체도이다.
도 4(b)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 내열층 및 단열층이 성형용 금형에 결합되는 개략적인 모형 입체도이다.
도 5(a)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 성형용 금형에 내열층, 단열층 및 구조층를 결합한 개략적인 모형 입체도이다.
도 5(b)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 형상가공을 한 개략적인 모형 입체도이다.
도 5(c)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 플랜지 홀 가공을 나타내는 개략적인 모형 입체도이다.
도 6(a)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 구조재 적층을 완료한 사진이다.
도 6(b)는 도 6(a)의 적층된 구조재의 성형이 완료된 모습의 사진이다.
도 7은 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 완성품을 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 단계별 제조방법을 나타내는 블럭도이다.1 (a) is a schematic model view of a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
1 (b) is a schematic cross-sectional view of a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
2 is a schematic stereoscopic view showing a cross section of a multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
3 (a) is a schematic stereoscopic view for manufacturing a heat-resistant preform of a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
Fig. 3 (b) is a schematic cross-sectional view showing a schematic stereoscopic view and a junction showing a heat-resistant preform of a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
3 (c) is a schematic stereoscopic view showing a heat insulating preform of a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
4 (a) is a schematic stereoscopic view showing a mold for molding a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
4 (b) is a schematic stereoscopic view in which a heat-resistant layer and a heat insulating layer of a multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention are bonded to a molding die.
Fig. 5 (a) is a schematic stereoscopic view combining a heat-resistant layer, a heat insulating layer and a structural layer in a mold for molding a multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
Fig. 5 (b) is a schematic stereoscopic view showing the shape processing of the multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
Fig. 5 (c) is a schematic stereoscopic view showing the flange hole processing of the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
6 (a) is a photograph showing the completion of the structural material lamination of the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
Fig. 6 (b) is a photograph of a state in which molding of the laminated structural member of Fig. 6 (a) is completed.
7 is a photograph showing the finished product of the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
8 is a block diagram showing a stepwise manufacturing method of a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and are herein described in detail.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정 하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 발명에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정 하려는 의도가 아니다. 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의 할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present invention are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. It should be construed in the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that the concept of the term can be appropriately defined in order to explain the invention in the best way.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.
도 1(a)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 개략적인 모형 입체도이고, 도 1(b)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 개략적인 설계 단면도이고, 도 2는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 단면을 나타내는 개략적인 모형 입체도이고, 도 3(a)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 내열 프리폼을 제작하는 개략적인 모형 입체도이고, 도 3(b)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 내열 프리폼을 나타내는 개략적인 모형 입체도 및 접합부의 부분 단면도이고, 도 3(c)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 단열 프리폼을 나타내는 개략적인 모형 입체도이며, 도 4(a)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 성형용 금형을 나타내는 개략적인 모형 입체도이며, 도 4(b)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 내열층 및 단열층이 성형용 금형에 결합되는 개략적인 모형 입체도이며, 도 5(a)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 성형용 금형에 내열층, 단열층 및 구조층를 결합한 개략적인 모형 입체도이며, 도 5(b)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 형상가공을 한 개략적인 모형 입체도이며, 도 5(c)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 플랜지 홀 가공을 나타내는 개략적인 모형 입체도이고, 도 6(a)는 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 구조재 적층을 완료한 사진이고, 도 6(b)는 도 6(a)의 적층된 구조재의 성형이 완료된 모습의 사진이고, 도 7은 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 완성품을 나타내는 사진이고, 도 8은 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 단계별 제조방법을 나타내는 블럭도이다.1 (b) is a schematic cross-sectional view of a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention, and Fig. 2 is a cross- Fig. 3 (a) is a schematic stereoscopic view showing a cross-section of a multi-layer exhaust nozzle using a composite material of the composite material of the present invention. Fig. 3 Is a schematic cross-sectional view of a heat-resistant preform of a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention and a partial cross-sectional view of the joint, and FIG. 3 (c) 4 (a) is a schematic stereoscopic view showing a mold for molding a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention, and Fig. 4 (b) is a schematic stereoscopic view showing a mold using the composite material of the present invention Fig. 5 (a) is a schematic cross-sectional view of a mold for bonding a heat resistant layer, a heat insulating layer and a structural layer to a mold for molding a multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention 5 (b) is a schematic model view of a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention, and FIG. 5 (c) is a schematic view of a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention 6A is a photograph showing the completion of the structural material stacking of the multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention, and FIG. 6B is a photograph of the multi- 7 is a photograph showing the finished product of the multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention, and FIG. 8 is a photograph showing the finished product of the multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention. .
도 1을 참조하면, 이러한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐은, 배기 노즐의 내측으로부터 차례로 내열층(100')과 단열층(200') 및 구조층(300')으로 이루어진다.Referring to FIG. 1, the multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention comprises a heat-resistant layer 100 ', a heat insulating layer 200' and a structural layer 300 'in order from the inside of the exhaust nozzle.
도 2에서 보는바와 같이, 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐(10)은, 내열재(100)는, 배기 노즐의 내부 열로부터 노즐을 보호하기위해 고온에서 견딜 수 있도록 내열층(100')을 형성한다.2, in the multilayer exhaust nozzle 10 using the composite material of the present invention, the heat
이러한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 내열재(100)는, 1,000 ~ 1,200℃에서 견딜 수 있는 C-SiC 내열층(100')으로 된 내열재로 구성된다.The heat
이 때, 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 내열재(100)는, 좁은 쪽 측면을 중심으로 접합부를 가지며, 상기 접합부는 단차지게 형성된다(도 3 참조).At this time, the heat-resisting
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐(10)은, 단열재(200)는, 내열층(100')의 외면에 형성되어 내열재(200)로부터 구조재(300)로 전달되는 열을 차단하도록 단열층(200')을 이룬다.In the multilayer exhaust nozzle 10 using the composite material of the present invention, the
이러한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐(10)은, 단열재(200)는, 표면 투과 온도가 80℃ 이하이며, 졸겔(Sol-gel)법을 이용하는 것을 특징으로 한다.The multilayer exhaust nozzle 10 using the composite material of the present invention is characterized in that the
이 때, 단열재(200)는 금속의 유기 및 무기화합물의 용액을 겔화시키고 겔의 열처리를 통하여 산화물 고체(세라믹)로 만들어진다.At this time, the
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐(10)은, 구조재(300)는, 배기 노즐(10) 내부의 고압으로부터 노즐의 형상을 유지하고 변형을 방지하기 위해 구조층(300')을 형성한다.In the multi-layer exhaust nozzle 10 using the composite material of the present invention, the
이러한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐(10)은, 구조재(300)는, 카본에폭시 소재로 구성되는 것을 특징으로 한다.The multi-layer exhaust nozzle 10 using the composite material of the present invention is characterized in that the
도 8의 블럭도를 참조하면, 이러한 본 발명의 고온 고압의 배기 노즐(10)을 내열층과 단열층 및 구조층으로 구성되는 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법은 다음과 같다. Referring to the block diagram of FIG. 8, a method for manufacturing the multi-layer exhaust nozzle using the composite material composed of the heat resistant layer, the heat insulating layer, and the structural layer is described below with reference to the exhaust nozzle 10 of high temperature and high pressure of the present invention.
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법은, C-SiC 내열층(100')을 형성하는 내열재(100)를 만드는 단계(S100); 내열층(100')의 외면 형상과 동일한 세라믹화(化) 소재 단열층(200')을 형성하는 단열재(200)를 만드는 단계(S200); 내열재(100)와 단열재(200)를 조립하는 단계(S300); 구조재(300)를 만드는 단계(S400); 탈형 및 가공하는 단계(S500): 검사하는 단계(S600):를 포함하여 이루어진다.A method of manufacturing a multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention includes the steps of: (S100) making a heat
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법은, 내열재(100)를 만드는 단계(S100)는, 내열재(100) 제작을 위한 내열 프리폼(110)을 만드는 단계(S110)를 더 포함하여 이루어진다.The method for manufacturing the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention may further include a step S110 of forming the heat
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법은, 내열재(100)를 만드는 단계(S100)는, C-SiC 내열재를 만드는 방법을 이용한다.A method of manufacturing a multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is a method of making a heat-resistant material 100 (S100) by making a C-SiC heat-resistant material.
이 때, 본 발명의 내열 프리폼(110)은, 상부 금형(121)과 하부 금형(122)으로 구성되는 내열 프리폼 제작 금형(120)에 의해 제작되어지며, 상부 금형(121)에 의해 만들어지는 상부 내열 프리폼(111)과, 하부 금형(122)에 의해 만들어지는 하부 내열 프리폼(112)으로 이루어진다.In this case, the heat-
이 때, 내열 프리폼(110)은 카본/페놀 프리 프레그를 내열 프리폼 제작 금형(120)에 적층하고 오토클레이브 몰딩(Autoclave molding) 공법으로 성형하여 제작하며, 상부 내열 프리폼(111)과 하부 내열 프리폼(112)의 접합부(A)는 단차지게 형성된다.In this case, the heat-
이 때 이용되는 오토클레이브 몰딩(Autoclave molding) 성형은, 복합재 성형방법의 하나로서, 프리 프레그를 적층한 내열 프리폼을 내측으로부터 이형 필름, 브리더, 진공필름(진공 백) 순으로 밀봉하고 진공펌프를 이용하여 진공상태를 만들어 프리 프레그의 밀착으로 형상을 유지하고 내부의 기포를 제거한다. 다음으로 진공 백에 쌓인 상태로 오토클레이브에 넣어서 소정의 압력과 온도 하에서 성형한다. The autoclave molding used at this time is a method of molding a composite material, in which a heat-resistant preform laminated with prepregs is sealed from the inside in the order of a release film, a breather, and a vacuum film (vacuum bag) Thereby forming a vacuum state, maintaining the shape by the adhesion of prepregs, and removing the air bubbles inside. Next, it is placed in an autoclave in a state of being stacked in a vacuum bag, and molded under a predetermined pressure and temperature.
이렇게 제작된 상부 내열 프리폼(111)과, 하부 내열 프리폼(112)은 형상을 유지하기위해 그라파이트 지그(미도시)에 결합하여 함께 탄화시키고, 고온 열처리와 Si 함침을 반복하며 마지막에 연마가공을 통하여 내열재(100)가 완성된다.The upper and lower heat-
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법은, 단열재(200)를 만드는 단계(S200)는, 단열재(200)는 단열재(200) 제작을 위한 단열 프리폼(210)을 만드는 단계(S210)를 더 포함하여 이루어진다.The method for manufacturing the multilayer exhaust nozzle using the composite material according to the present invention includes the step S210 of making the
이러한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법의 단열 프리폼(210)을 만드는 단계(S210)는, 탄소섬유를 직조하여 단열재(200) 형상의 직조물을 만든다.In the step S210 of making the heat insulating preform 210 of the method of manufacturing the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention, the carbon fiber is woven to produce a woven material in the shape of the
이 때 단열재(200) 형상의 직조물은 소정의 두께 만큼 적층되어 단열 프리폼(210)이 만들어진다. 상기 단열 프리폼(210)은 상하로 구분하여 만들어지며, 이것을 상부 단열 프리폼(211), 하부 단열 프리폼(212)이라 한다.At this time, the woven material in the shape of the
이 때 단열층(200') 형상의 단열 프리폼 제작 금형(미도시) 안에 졸(Sol) 유동성이 큰 에폭시, 비닐, 에스테르 등으로 제조한 Sol 용액을 주입한 뒤, 60 의 온도에서 매트릭스, 즉 모재를 겔(Gel)화 하고, 숙성 과정을 통해 형성된 겔 입자를 안정화시키고 반응 후 남은 물질과 분리해 낸다. 겔화와 숙성이 완료되면 탈형하여 겔이 함침된 프리폼을 건조하여 용매 및 미 반응물을 제거한다. In this case, a Sol solution made of epoxy, vinyl, ester, or the like having a large sol flowability is injected into a mold (not shown) for forming a heat insulating layer 200 ', and then a matrix Gel, and the gel particles formed through the aging process are stabilized and separated from the remaining material after the reaction. After the gelation and aging are completed, the preform impregnated with gel is dried to remove the solvent and unreacted materials.
상기 단열 프리폼(210)에 함침된 졸(Sol) 용액이 겔화되고 섬유 강화제에 의해 소결되고, 아르곤 가스 분위기에서 1000℃의 온도로 소결을 진행함으로써 매트릭스 입자 간의 결합력을 향상되는 세라믹이 제조된다.A sol solution impregnated in the heat insulating preform 210 is gelled, sintered by a fiber reinforcing agent, and sintered at a temperature of 1000 ° C in an argon gas atmosphere to produce a ceramic having improved bonding force between the matrix particles.
이러한 방법으로 제조된 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 단열층(200')은, 내열층(100')의 외면 형상과 동일하게 형성된다.The heat insulating layer 200 'of the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention manufactured in this manner is formed to have the same shape as the outer surface shape of the heat resistant layer 100'.
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법의 내열재(100)와 단열재(200)를 조립하는 단계(S300)는, 성형용 금형(400)에 상기 방법으로 제작된 내열재(100)를 세라믹 접착제를 이용하여 접합을 하고, 내열재(100)의 외측에 상부 단열재(201)과 하부 단열재(202)를 세라믹 접착제를 이용하여 접합하는 형태로 이루어진다.The step S300 of assembling the heat
이러한 본 발명의 성형용 금형(400)은, 한 조각의 본체 피스(401)와 두 조각의 사이드 피스(402)로 이루어져서 완성 후 탈형이 쉽게 구성된다.The molding die 400 of the present invention comprises a
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법은, 구조재(300)를 만드는 단계(S400)에서, 구조재(300)는, 카본에폭시 프리 프레그를 적층하여 구조층(300')이 형성된다. The method for manufacturing the multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention is characterized in that, in the step of forming the structural member 300 (S400), the
이러한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법은, 구조재(300)의 단부에는, 항공기 본체에 결합되는 플랜지(310)가 더 형성된다.A method of manufacturing a multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention further includes a
이 때, 플랜지(310)는 스틸 플레이트의 작업 위치에 가공치구(430) 및 가공용 부싱(410)을 이용하며, 가공드릴(420)로 천공을 한다.At this time, the
본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐을 제조하는 방법에서, 상기 각각의 단계가 끝나면 탈형을 하고 표면 및 형상을 가공하는 단계(S500)를 거치며, 다음 성능 검사를 하는 단계(S600)를 거쳐서 완성된다.
In the method of manufacturing the multi-layer exhaust nozzle using the composite material of the present invention, after each of the above steps is completed, the
이러한 단계별 구성에 의한 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐의 제조순서는 다음과 같다.The manufacturing sequence of the multi-layer exhaust nozzle using the composite material according to the present invention is as follows.
1. 금형 준비 및 내열 프리폼 제작 1. Mold preparation and heat-resistant preform production
- 내열재와 동일한 형상으로 내열 프리폼 제작용 금형을 만든다. - Make the mold for making the heat-resistant preform in the same shape as the heat-resisting material.
- 이 때, 상기 금형은 상부 금형과 하부 금형으로 나누어서 만든다(도 3(a) 참조). At this time, the mold is divided into an upper mold and a lower mold (see Fig. 3 (a)).
- 상기 금형에 카본/페놀 프리 프레그를 적층한다. - Carbon / phenol prepregs are laminated on the mold.
- 프리 프레그를 오토클레이브 몰딩(Autoclave molding) 공법을 적용하여 성형한다. - Preform is formed by applying autoclave molding method.
- 각각의 내열 프리폼의 결합부(A)를 단차지게 가공하여 완성한다(도 3(b) 참조). - The joining part A of each of the heat-resistant preforms is finished by stepping (see Fig. 3 (b)).
2. 내열재 제작(C-SiC 내열재)2. Heat Resisting (C-SiC Heat Resisting Material)
- 상기 완성된 내열 프리폼을 그라파이트 지그에 조립하여 함께 탄화시킨다. - The finished heat-resistant preform is assembled into a graphite jig and carbonized together.
- 이 때, 소정의 규격이 될 때 까지 고온 열처리와 Si 함침을 반복한다. - At this time, the high-temperature heat treatment and the Si impregnation are repeated until a predetermined standard is obtained.
- 마지막에 연마가공을 통하여 내열재를 완성한다. - Finish the heat-resistant material by grinding at the end.
3. 단열재 제작3. Insulation production
- 내열층의 외면과 동일한 형상으로 상부 단열재와 하부 단열재로 만든다. - It is made of the upper insulation and the lower insulation in the same shape as the outer surface of the heat-resistant layer.
- 각각의 결합은 세라믹 접착제로 한다. - Each bond is made of ceramic adhesive.
4. 내열재 및 단열재 조립4. Assembly of heat-resistant material and insulation
- 3 Piece로 제작된 성형용 금형을 준비한다. - Prepare a 3-piece molding die.
- 우선 내열재를 결합하고 접합부(A)를 세라믹 접착제를 이용하여 접합한다. - First, the heat-resistant material is joined and the joint part (A) is bonded by using a ceramic adhesive.
- 내열재의 외면에 단열재를 결합하고 접합부를 세라믹 접착제로 접합한다. - Insulate the outer surface of the heat-resisting material and join the joint with ceramic adhesive.
5. 구조재 제작5. Construction of Structural Materials
- 내열재와 단열재의 외면에 카본/에폭시 프리 프레그를 적층한다. - Carbon / epoxy prepreg is laminated on the outer surface of heat-resistant material and insulation.
- 항공기 본체에 결합되는 단부에 플랜지용 스틸 플레이트를 접합한다. - Attach the flange steel plate to the end of the aircraft body.
- 적층된 프리 프레그 내의 기포를 제거하여 오토클레이브 몰딩(Autoclave molding) 공법을 적용하여 성형한다(도 6(b) 참조). - Bubbles in the laminated prepregs are removed and molded by applying an autoclave molding method (see Fig. 6 (b)).
- 스틸 플레이트를 가공하여 플랜지를 만든다(도 5 참조). - A steel plate is machined to form a flange (see FIG. 5).
6. 탈형, 형상 가공 및 검사6. Deforming, shaping and inspection
- 3 Piece로 된 성형용 금형을 탈형 한다. - Dismantle the 3-piece molding die.
- 표면과 배기구 쪽을 소정의 형상으로 가공한다(도 7 참조). - The surface and the exhaust port are processed into a predetermined shape (see Fig. 7).
- 소정의 절차에 따라 성능검사를 실시한다.
- Perform a performance check according to the prescribed procedure.
이와 같은 본 발명의 복합재를 이용한 다층 배기노즐 및 그 제조 방법은 다음과 같은 이점이 있다.The multilayer exhaust nozzle using the composite material of the present invention and the manufacturing method thereof have the following advantages.
먼저, 본 발명의 제조방법으로 만들어지는 배기노즐(10)은 복합재를 이용하여 내열층(100'), 구조층(300')을 형성하고 중간에 단열층(200')을 형성하고 있다.First, the exhaust nozzle 10 made by the manufacturing method of the present invention forms a heat-resistant layer 100 'and a structural layer 300' using a composite material, and forms a heat insulating layer 200 'in the middle thereof.
따라서 내열성 및 내식성이 뛰어나며, 비중이 7 ~ 8 인 종래의 금속제 배기노즐에 비해 1.5 ~ 3으로서 경량화를 실현할 수 있다. Therefore, it is possible to achieve a weight reduction of 1.5 to 3 as compared with the conventional metal exhaust nozzle having a specific gravity of 7 to 8, which is excellent in heat resistance and corrosion resistance.
또한, 내열층(100')은 금형을 이용하여 각각 상부 및 하부로 나누어 제작한다.Further, the heat-resistant layer 100 'is manufactured by dividing into upper and lower portions using a mold.
따라서 내열층과 단열층이 2 Piece 형태로 제작됨으로서 제품이 규격화되며, 작업이 용이하여 생산량을 증대할 수 있다. Therefore, since the heat-resistant layer and the insulating layer are formed in a 2-piece form, the product is standardized, and the work can be easily performed, thereby increasing the production amount.
또한, 본 발명의 제조방법으로 만들어지는 배기노즐(10)은 복합재를 이용한 내열층(100')과 구조층(300') 사이에 열전도도가 낮은 세라믹화(化) 소재로 단열층(200')을 형성하고 있다.In addition, the exhaust nozzle 10 made by the manufacturing method of the present invention has a heat insulating layer 200 'made of a ceramic material having a low thermal conductivity between the heat resistant layer 100' and the structural layer 300 ' .
따라서 항공기 동체로 전달되는 열전도를 낮출 수 있으며, 다른 부품에 열전도에 따른 피해를 최소화하여 안전 비행에 기여할 수 있다.
Thus, the heat conduction to the aircraft body can be lowered, and the damage due to thermal conduction to other components can be minimized, contributing to safe flight.
10 : 배기노즐
100 : 내열재
100' : 내열층
110 : 내열 프리폼(preform)
111 : 상부 내열 프리폼
112 : 하부 내열 프리폼
113 : 세라믹 접착제
120 : 내열 프리폼 제작 금형
121 : 상부 금형
122 : 하부 금형
130 : 그라파이트 지그
200 : 단열재
200' : 단열층
201 : 상부 단열재
202 : 하부 단열재
210 : 단열 프리폼(preform)
211 : 상부 단열 프리폼
212 : 하부 단열 프리폼
300 : 구조재
300' : 구조층
310 : 플랜지
400 : 성형용 금형
401 : 본체 피스
402 : 사이드 피스
410 : 가공용 부싱
420 : 드릴
430 : 가공치구10: Exhaust nozzle
100: Heat resistant material
100 ': Heat resistant layer
110: Heat-resistant preform
111: upper heat-resistant preform
112: Lower heat-resistant preform
113: Ceramic adhesive
120: Heat-resistant preform making mold
121: Upper mold
122: Lower mold
130: graphite jig
200: Insulation
200 ': insulating layer
201: Upper insulation
202: Lower insulation
210: adiabatic preform
211: upper insulating preform
212: lower insulation preform
300: Structural material
300 ': Structural layer
310: Flange
400: Mold for molding
401: Body piece
402: Side piece
410: bushing for working
420: Drill
430: machining jig
Claims (11)
상기 배기 노즐의 내부 열로부터 노즐을 보호하기위해 고온에서 견딜 수 있도록 내열층(100')을 형성하는 내열재(100);
상기 내열재로부터 구조재(300)로 전달되는 열을 차단하도록 단열층(200')을 형성하는 단열재(200);
상기 배기 노즐(10) 내부의 고압으로부터 노즐의 형상을 유지하고 변형을 방지하기 위해 구조층(300')을 형성하는 구조재(300);를 포함하며,
상기 내열재(100)는, 카본/페놀 프리 프레그를 적층하여 오토클레이브 몰딩 공법으로 성형하여 만들어진 내열 프리폼을 고온 열처리와 Si함침을 반복하여 1,000 ~ 1,200℃에서 견딜 수 있는 C-SiC 내열층(100')을 형성하며,
상기 단열재(200)는, 상기 내열층(100')의 외면 형상과 동일한 단열 프리폼(210)을 졸겔(Sol-gel)법과, 1,000℃ 온도로 소결하는 세라믹화(化)를 통하여, 외표면 투과 온도가 80℃ 이하인 단열층(200')을 형성하며,
상기 구조재(300)는, 상기 단열층(200')의 외면에 배기압력에 의한 변형을 방지할 수 있도록, 카본/에폭시 프리 프레그를 오토클레이브 경화과정을 거친 구조층(300')을 형성하는 것을 특징으로 하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐.
A multi-layer exhaust nozzle using a composite material composed of a heat-resistant layer, a heat insulating layer and a structural layer in order from the inside of an exhaust nozzle (10) of high temperature and high pressure,
A heat resistant material (100) forming a heat resistant layer (100 ') so as to withstand a high temperature to protect the nozzle from internal heat of the exhaust nozzle;
A heat insulating material (200) for forming a heat insulating layer (200 ') to block heat transmitted from the heat resistant material to the structural material (300);
And a structural member (300) forming a structural layer (300 ') to maintain the shape of the nozzle from the high pressure inside the exhaust nozzle (10) and to prevent deformation,
The heat resistant material 100 is obtained by laminating carbon / phenol prepregs and molding the heat-resistant preforms formed by the autoclave molding method by repeating the high-temperature heat treatment and the Si impregnation to form a C-SiC heat-resistant layer 100 ')
The heat insulating material 200 is formed by the sol-gel method and the ceramization which sintered at a temperature of 1,000 ° C. by using the same heat insulating preform 210 as the outer shape of the heat resistant layer 100 ' A heat insulating layer 200 'having a temperature of 80 DEG C or lower is formed,
The structural material 300 is characterized in that a structure layer 300 'is formed by autoclave curing the carbon / epoxy prepreg so as to prevent deformation due to exhaust pressure on the outer surface of the heat insulating layer 200' A multi - layer exhaust nozzle using composite material.
상기 내열재(100)는 각각 제작된 상, 하부 내열재가 결합되며, 배출 단부로 갈수록 타원형의 단면 형상을 하며, 배기 노즐의 좁은 쪽 측면을 중심으로 접합부를 가지며, 상기 접합부는 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐.
The method according to claim 1,
The heat-resisting member 100 has an elliptical cross-sectional shape that is formed by the upper and the lower heat-resisting materials, and has a junction around a narrow side surface of the exhaust nozzle, and the junction is stepped Multi-layer exhaust nozzle using composite material.
(a) 내열 프리폼(110)을 고온열처리와 Si함침을 반복하여, C-SiC 내열층(100')이 형성되는 내열재(100)를 만드는 단계(S100);
(b) 상기 내열층(100')의 외면 형상과 동일한 단열 프리폼(210)을 졸겔(Sol-gel)법과, 1,000℃ 온도로 소결하는 세라믹화(化)를 통하여, 외표면 투과 온도가 80℃ 이하인 단열층(200')이 형성되는 단열재(200)를 만드는 단계(S200);
(c) 상기 (a) 및 (b) 단계에서 제작된 내열재(100)와 단열재(200)를 3 피스로 제작된 성형용 금형(400)에 조립하는 단계(S300);
(d) 상기 (c) 단계에서 조립된 단열재(200)의 외면에 카본/에폭시 프리 프레그를 적층하여 구조재(300)를 만드는 단계(S400);
(e) 상기 (c) 및 (d) 단계에서, 내열재(100), 단열재(200) 및 구조재(300)가 조립된 성형용 금형(400)을 제거하며, 표면 및 배기구를 소정의 형상으로 가공하는, 탈형 및 가공하는 단계(S500):
(f) 상기 (a) 내지 (e) 단계를 거치면서, 조립된 다층 배기노즐(10)의 성능을 검사하는 단계(S600):를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 제조방법.
A method for manufacturing a multi-layer exhaust nozzle using a composite material composed of a heat-resistant layer, a heat insulating layer and a structural layer from the inside of an exhaust nozzle (10) of high temperature and high pressure,
(a) forming a heat-resistant member 100 in which the C-SiC heat-resistant layer 100 'is formed by repeating high-temperature heat treatment and Si-impregnation of the heat-resistant preform 110 (S100);
(b) The heat-insulating preforms 210, which are the same as the outer shape of the heat-resistant layer 100 ', are subjected to a sol-gel method and a ceramization process at a temperature of 1,000 ° C. (S200) of forming a heat insulating material (200) on which a heat insulating layer (200 ') is formed;
(c) assembling the heat resistant material 100 and the heat insulating material 200 fabricated in the steps (a) and (b) into a three-piece molding die 400 (S300);
(d) forming a structural member 300 by laminating a carbon / epoxy prepreg on an outer surface of the heat insulating material 200 assembled in the step (c) (S400);
(e) In the steps (c) and (d), the molding die 400 having the heat resistant material 100, the heat insulating material 200 and the structural material 300 assembled therein is removed, Processing, demolding and processing step S500:
(f) checking (S600) the performance of the assembled multi-layer exhaust nozzle (10) through the steps (a) to (e).
상기 (a) 단계는,
(aa) 상기 내열재(100) 제작을 위한 내열 프리폼(110)을 만드는 단계(S110)를 더 포함하여 이루어지며,
상기 내열 프리폼(110)은, 상부 금형(121)과 하부 금형(122)으로 구성되는 내열 프리폼 제작 금형(120)에, 카본/페놀 프리 프레그를 적층하고 오토클레이브 몰딩 공법으로성형되는 것을 특징으로 하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 제조방법.
The method of claim 6,
The step (a)
(aa) forming a heat-resistant preform 110 for manufacturing the heat-resistant member 100 (S110)
The heat-resistant preform 110 is formed by laminating a carbon / phenol prepreg on a heat-resistant preform production mold 120 comprising an upper mold 121 and a lower mold 122 and molding the same by an autoclave molding method (Manufacturing Method of Multilayer Exhaust Nozzle Using Composite Material).
상기 (b) 단계는, 상기 단열재(200) 제작을 위한 단열 프리폼(210)을 만드는 단계(S210)를 더 포함하며,
상기 단열 프리폼(210)은, 단열 프리폼 제작 금형에 상기 내열층(100')의 외표면과 동일한 형상의 직조물을 소정의 두께 만큼 적층하여, 성형되는 것을 특징으로 하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 제조방법.
The method of claim 6,
The step (b) may further include the step (S210) of forming an insulating preform 210 for manufacturing the heat insulating material 200,
Wherein the heat insulating preform 210 is formed by laminating a woven fabric having the same shape as the outer surface of the heat resistant layer 100 'to the heat insulating preform forming mold by a predetermined thickness and forming the multilayer exhaust nozzle manufacturing method .
상기 (aa) 단계에서 제작되는 내열 프리폼(110)은, 상부 금형(121)에 의해 만들어지는 상부 내열 프리폼(111)과, 하부 금형(122)에 의해 만들어지는 하부 내열 프리폼(112)으로 이루어지며,
상기 상부 내열 프리폼(111)과 하부 내열 프리폼(112)의 접합부(A)는 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 제조방법.
The method of claim 7,
The heat-resistant preform 110 manufactured in the step (aa) comprises an upper heat-resistant preform 111 made of the upper mold 121 and a lower heat-resistant preform 112 made of the lower mold 122 ,
Wherein the joint portion (A) of the upper heat-resistant preform (111) and the lower heat-resistance preform (112) is stepped.
상기 (c) 단계는, 상기 내열재(100)와 단열재(200)가 본체피스(401) 및 사이드 피스(402)로 구성된 성형용 금형(400)에 조립되는 것을 특징으로 하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 제조방법.
The method of claim 6,
Wherein the step (c) comprises assembling the heat resistant material (100) and the heat insulating material (200) into a molding die (400) composed of a body piece (401) and a side piece (402) Nozzle manufacturing method.
상기 (d) 단계에서 구조재(300)는, 상기 배기 노즐(10) 내부의 고압으로부터 노즐의 형상을 유지하고 변형을 방지하기 위해, 상기 적층된 카본/에폭시 프리 프레그를 오토클레이브 경화 공정을 거쳐 구조층(300')을 형성하며,
상기 구조재(300)의 단부에 항공기 본체에 결합되는 플랜지(310)를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 복합재를 이용한 다층 배기노즐 제조방법.
The method of claim 10,
In the step (d), the structural member 300 may be formed by a method in which the laminated carbon / epoxy prepreg is subjected to an autoclave curing process so as to maintain the shape of the nozzle from the high pressure inside the exhaust nozzle 10, Forming a layer 300 '
Wherein a flange (310) coupled to an aircraft body is further formed at an end of the structural member (300).
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|---|---|---|---|
| KR1020160119911A KR101728157B1 (en) | 2016-09-20 | 2016-09-20 | Multilayer exhaust nozzle, and a manufacturing method using the composite material |
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| KR1020160119911A KR101728157B1 (en) | 2016-09-20 | 2016-09-20 | Multilayer exhaust nozzle, and a manufacturing method using the composite material |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102131095B1 (en) * | 2019-04-03 | 2020-07-07 | 주식회사 넥스컴스 | Manufacture method of composite nozzle and projectile insulation parts with phenolic film |
-
2016
- 2016-09-20 KR KR1020160119911A patent/KR101728157B1/en active IP Right Grant
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|---|---|---|---|---|
| KR102131095B1 (en) * | 2019-04-03 | 2020-07-07 | 주식회사 넥스컴스 | Manufacture method of composite nozzle and projectile insulation parts with phenolic film |
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