3교시 6번 · 25점 · 6문제 중 4문제 선택 · 100분
다음 그림은 고성능 터보팬 엔진의 축류형 압축기에 대한 성능도(performance map)를 나타낸 것이다. 압축기의 서지 마진(surge margin) 감소를 방지하기 위하여 엔진제어시스템 및 조종사가 취해야 하는 조작에 대하여 설명하시오.
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답안 구조
- 개요
- 축류형 압축기 성능도 및 서지 마진의 개념
- 서지 마진 감소 및 서지 발생 원인
- 엔진제어시스템(FADEC)의 서지 방지 조작
- 조종사의 서지 방지 조작 및 운용 주의사항
- 결론
용어 정의
- 서지 마진 (Surge Margin)
- 특정 수정 회전수에서 현재 작동점의 압력비와 서지선 상의 압력비 간의 여유 폭으로, 압축기 실속을 피할 수 있는 안정성 지표
- 서지선 (Surge Line)
- 압축기 성능도에서 각 회전수별로 공기 유량 감소 또는 압력비 증가에 의해 서지가 발생하기 시작하는 한계점들을 연결한 선
- 작동선 (Operating Line)
- 엔진이 정상적인 정상 상태(steady-state)로 작동할 때 각 회전수별 요구되는 압력비와 공기 유량의 궤적
- 가변 정자익 (VSV, Variable Stator Vane)
- 압축기 전방 단의 정자익 장착각을 회전수 및 흡입 공기 온도에 따라 조절하여 블레이드 유입 공기의 받음각을 최적화하는 장치
- 블리드 밸브 (Bleed Valve)
- 천이 상태에서 압축기 중간 단의 공기를 배출하여 전방 단의 유속 저하 및 실속을 방지하고 서지 마진을 확보하는 밸브
핵심 내용
- 가변 정자익(VSV) 및 가변 입구 안내익(VIGV) 각도 조절을 통한 압축기 블레이드 받음각 최적화
- 천이 상태(가속/감속)에서 과도 블리드 밸브(TBV) 개방을 통한 전방 단 공기 유량 증가 및 실속 방지
- 연료 제어 장치(FADEC)의 가속 스케줄 제한을 통한 급격한 연료 증가 및 작동선의 서지선 접근 억제
- 능동 간극 제어(ACC)를 통한 블레이드 팁과 케이싱 간의 간극 최적화로 팁 누설 와류 감소 및 실속 지연
- 조종사의 급격한 스로틀(Throttle) 조작 지양 및 부드러운 엔진 출력 제어
- 비행 포락선(Flight Envelope) 준수, 과도한 받음각(AOA) 및 측풍 비행 제한으로 흡입구 유동 왜곡 방지
공식:
AI 작성 답안 개요 · 검수 전 · 채점기준과 기준답안은 공개되지 않습니다. 참고용 개요입니다.
출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)