제트 엔진 터빈

1. 개요

터빈 섹션은 연소 섹션 다음의 한 단계입니다.

터빈은 제트 엔진의 자립 회전을 구현하는 기계 장치입니다.

압축기가 압력을 높이는 과정이라면 터빈은 그 압력을 효과적으로 팽창시키는 과정으로 터빈의 레이아웃은 압축기의 레이아웃보다 단순하지만 연소기 부근의 고온에서 효율을 유지하는 기술은 압축기만큼 복잡하고 까다롭습니다.

터빈의 주요 기능은 연소기에서 배출되는 고온, 고압의 가스를 완전히 팽창시키는 것입니다.

터빈은 일반적으로 고온을 견딜 수 있고 덕트가 내장된 Inconel과 같은 금속으로 만들어집니다.

1단계 터빈은 고온 가스 스트림의 충격으로부터 회전력을 받도록 설계되어 임펄스 터빈이 열적 및 기계적 응력에 대해 탄력적입니다.

스로틀 노즐 형태의 후면 단계는 가스 흐름을 더 뒤쪽으로 가속하여 에너지를 수확합니다.

압력 강하와 함께 에너지가 전달되어 샤프트를 회전시킵니다.

터빈의 회전 에너지의 대부분은 압축기를 구동하는 데 사용됩니다.

샤프트 동력의 일부는 연료, 오일 및 유압 펌프와 같은 엔진 부속품을 구동하는 데 사용됩니다.

터빈 입구로 들어가는 가스 스트림의 온도가 매우 높기 때문에 터빈 압력비는 압축기보다 훨씬 낮습니다.

이는 압축기와 터빈의 압력 구배 변화 분석에 중요한 의미를 갖는다.

기본적으로 컴프레서에서 최대 압력비에 도달하는 과정에서 컴프레서 스톨링이나 서지와 같은 엔진 불안정 상태가 발생할 수 있지만 터빈은 그 반대의 현상이 발생하기 때문에 스톨링이나 서지와 같은 불안정한 상태에서 비교적 자유롭다.

2. 터빈 롤러

연소기를 통과하면서 최대로 팽창된 고온, 고압의 가스는 먼저 터빈노즐을 통해 터빈으로 유입된다.

기본적으로 터빈의 역할은 고온 고압 가스 흐름에서 에너지를 추출하여 컴프레서 또는 부속품에 동력을 공급하는 데 필요한 유용한 작업으로 변환하는 것입니다.

터빈과 압축기는 단일 샤프트로 연결되어 단일 샤프트 엔진을 형성하고 터빈과 압축기는 한 쌍으로 작동합니다.

터빈의 첫 번째 단계는 한 줄의 노즐 가이드 베인과 한 줄의 회전 터빈 블레이드로 구성됩니다.

장치는 여러 단계로 구성될 수 있으며 필요한 단계 수는 터빈 직경과 가스 흐름에서 속도를 생성하는 데 필요한 전력 사이의 관계에 따라 결정됩니다.

컴프레서에서 언급한 간단한 단일 샤프트 엔진은 컴프레서 장치와 터빈 장치로 구성됩니다.

엔진의 종류에 따라 고압비엔진은 2스풀엔진이고 고바이패스 터보팬엔진은 3스풀엔진으로 고압터빈과 저압터빈 사이에 중간압터빈이 추가로 설치되어 있다.

터빈. 각 축이 최적의 속도로 독립적으로 작동하기 때문에 다단, 다축 압축기를 사용하면 더 높은 효율을 얻을 수 있습니다.

서로 다른 최적 속도에 대한 기어링 메커니즘은 복잡하고 보다 정밀한 설계가 필요합니다.

2축 엔진을 사용하면 저압 및 고압 터빈도 서로 독립적으로 작동할 수 있으며 동심축을 통해 각 압축기에 필요한 속도를 제공할 수 있습니다.

압축기의 구조와 기능은 많은 면에서 유사해 보일 수 있지만 압축기는 공기 흐름에서 에너지를 전달하고 터빈은 가스 흐름에서 에너지를 추출합니다.

또한 압축기는 유체 흐름을 압축하는 반면 터빈은 유체 흐름을 팽창시켜 에너지를 추출합니다.

3. 터빈 구조

터빈 샤프트는 압축기와 쌍을 이룹니다.

터빈 섹션은 고정 또는 회전 구성 요소로 구성되며 터빈 베인과 케이싱은 일반적인 고정 구성 요소이지만 터빈 로터는 회전 구성 요소입니다.

터빈 로터는 샤프트에 장착된 드럼, 드럼을 형성하는 디스크 및 디스크에 장착된 블레이드로 구성됩니다.

용어에서 알 수 있듯이 터빈 베인은 가스 흐름의 방향을 결정하므로 연소기에서 배출되는 고온, 고압의 가스 흐름을 정확하게 터빈 1단으로 유입시키고 노즐의 역할은 1차 임펄스 터빈 작동할 수 있도록 배열됨 터빈 블레이드는 가스 흐름에서 에너지 추출을 최대화하기 위해 에어포일 구성으로 설계되었으며 전체 터빈 블레이드에서 균일한 작업을 수행하기 위해 다양한 공기역학적 모양으로 설계되었습니다.

로터 어셈블리는 디스크와 블레이드로 구성되며 터빈 로터는 하우징에 장착된 베어링으로 ​​지지됩니다.

4. 터빈 부품의 종류

터빈의 종류에는 작동유체가 축방향으로 흐르도록 설계된 축류터빈과 유체가 축방향과 수직방향으로 흐르도록 설계된 방사형유입터빈이 있다.

최신 제트 엔진은 축류 터빈을 사용하지만 일부 소형 제트 엔진은 고속 및 비교적 높은 효율로 작동할 수도 있습니다.

항공기 제트 엔진의 터빈 블레이드에는 충돌 터빈, 반응 터빈(반응 터빈) 및 충돌 반응 터빈이 조합되어 있습니다.

그러나 순수한 플래핑 터빈이나 순수 반발 터빈은 거의 사용되지 않으며 하나의 터빈 블레이드에 50:50 비율의 반발 터빈이 사용됩니다.