1400 ° C 클래스 CMC 슈라우드 데모 테토토 배팅 사이트 JAXA F7 엔진

Jaxa F7 Turbofan 토토 배팅 사이트을 사용한 1400 ° C 클래스 CMC Shroud에 대한 데모 테스트 | 기술 정보 | 기술 | IHI Corporation

Watanabe, Yamanaka Shohei, Nakamura Takeshi 작성

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Watanabe 텍토토 배팅 사이트 : 엔진 기술 부서, 기술 개발 센터, 항공, 공간 및 방어 비즈니스 영역의 최고 조사관
Yamanaka Shohei 엔진 기술 부서, 기술 개발 센터, 항공, 우주 및 방어 비즈니스 영역의 엔진 기술 부서 최고 조사관
Nakamura Takeshi, 재료 기술 부서, 기술 개발 센터, 항공, 우주 및 방어 비즈니스 영역

실제 엔진을 사용하여 항공기를 위해 일본에서 연구하고 개발 된 독점 기술의 적용 가능성을 보여주기 위해 IHI Co., Ltd.가 설계하고 제조 한 F7-10 엔진이 일본 항공 우주 탐사 기관 (JAXA)에 도입되었습니다. F7-10 엔진은 P-1 고정 날개 순찰 항공기를 위해 Defense Equipment Agency (ATLA)가 개발 한 높은 우회율 Turbofan 엔진입니다. IHI는 NEDO (New Energy and Industrial Technology)의 국립 연구 개발 기관 (NEDO)이 의뢰하고 1400 ° C 등급의 열 저항을 갖춘 세라믹 기반 복합재 (CMC) 슈라우드를 연구하고 개발했으며 JAXA와 협력하여 F7-10 엔진 (JAXA F7 엔진으로 언급)에 설치되었으며, 실제 환경의 사운드를 확인하기 위해 시연을 수행했습니다.

JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency)는 F7-10 터보 팬 엔진을 도입하여 실제 엔진으로 사용 환경을 생산하여 일본에서 개발 된 새로운 AeroEngine 기술을 시연했습니다. 이 엔진은 P-1 해양 순찰 항공기를위한 ATLA (Acquisition, Technology & Logistics Agency)가 개발 한 높은 우회율 터보 팬 엔진입니다. 개발 과정에서 IHI는이를 설계하고 제조했습니다. NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization)가 의뢰 한 IHI는 CMC (Ceramic Matrix Composite) 슈라우드를 개발하여 1 400 ° C 클래스 온도 기능을 갖추고 JAXA와 공동으로 수행 된 데모 테토토 배팅 사이트를 통해 실제 엔진에 장착 할 때 소리를 확인했습니다.

1. 소개

최근, CO₂감소에 대한 사회적 요구가 증가하고 있으며 항공기 엔진의 연료 효율을 향상시키기위한 노력이 점점 더 중요 해지고 있습니다. 개선 된 연료 효율을 달성하기 위해 새로운 기술은 전 세계 국가뿐만 아니라 일본에서도 독립적으로 연구되고 개발되고 있습니다. 새로운 모델의 개발은 매우 오랜 시간이 걸리고 많은 비용이 들었습니다. 특히 항공기 엔진에는 높은 신뢰성이 필요하므로 새로운 기술을 도입 할 때 다양한 테토토 배팅 사이트를 통해 적용 가능성을 미리 보여주고 위험을 충분히 줄여야합니다. 엔진을 구성하는 각 부분은 온도, 하중, 진동 및 엔진에 고유 한 기타 요인과 같은 복잡한 환경에서 사용됩니다. 따라서 엔진을 종합적으로 입증 할 수있는 실제 환경에서 엔진을 테토토 배팅 사이트하는 것이 필수적입니다.

JAXA에 대한 기술 데모 테토토 배팅 사이트, 일본 내에서 연구하고 개발 된 독창적 인 기술을 보여주기위한그림 12019 년에 소개되었습니다⁽¹⁾. JAXA F7 엔진은 ATLA가 P-1 고정 날개 순찰 항공기를 위해 개발 한 고 우회율 터보 팬 엔진이며 IHI가 설계 및 제조했습니다. ATLA와 IHI간에 JAXA에 판매를 위해 개인 전환 계약이 서명되었으며 2019 년에 JAXA에 도입되었습니다. Jaxa F7 엔진의 사용이 일본의 새로운 기술의 연구 및 개발을 더욱 발전시킬 것으로 기대됩니다.

엔진 연비를 개선하는 효과적인 방법은 고압 터빈 성분의 내열 온도를 높이고 냉각 공기의 양을 줄이거 나 터빈 흡입구 온도를 증가시키는 것입니다. 이전에, 니켈 그룹과 같은 슈퍼 합금은 고압 터빈의 재료로 사용되어 왔지만 최근에는 세라믹 매트릭스 복합재 (CMC)가 더욱 열성을 개선하기 위해 실질적으로 사용되기 시작했습니다. IHI는 수십 년 동안 CMC 재료 및 부품을 연구하고 개발해 왔습니다.⁽²⁾. 2015 년부터 NEDO는 1400 ° C의 내열 온도, 세계 최고 수준 및이 재료를 사용하는 고압 터빈 슈라우드를 연구하고 개발하도록 의뢰되었으며 2021 년에는 시연 테토토 배팅 사이트를 위해 JAXA F7 엔진에 설치되었습니다. 이 기사는 1400 ° C 클래스 CMC Shroud의 연구 개발에 대한 개요와 엔진 테토토 배팅 사이트 결과를 제공합니다.

2. CMC 재료 시스템

일반적으로 세라믹 재료는 금속 재료보다 가볍고 내열성이 높지만 성적으로 골절 거동을 보이기 때문에 항공기 엔진 부품에 적용하기가 어려웠으며, 이는 높은 신뢰성이 필요합니다. CMC는 세라믹 섬유가있는 강화 세라믹 재료로 만든 복합 재료입니다. 재료 내부의 작은 균열의 전파는 강화 섬유에 의해 방해되기 때문에, 전체 재료는 금속 재료와 유사한 연성 거동을 나타내므로 항공기 엔진 부품에 적용 할 수 있습니다.

IHI는 NEDO가 의뢰 한 다음 1400 ° C 등급에서 사용 견딜 수있는 재료를 만들기 위해 다음 구조를 가진 재료 시스템을 연구하고 개발했습니다. SIC (실리콘 카바이드) 섬유는 NGS Advanced Fiber Co., Ltd.의 Hi-Nicalon 타입으로 만들어졌으며, 섬유 인터페이스 코팅은 BN (붕소 질산화물)으로 만들어졌으며 섬유 구조는 직교 3 차원 직물로 만들어졌다. SIC 매트릭스는 화학 증기 침윤 (CVI) 방법을 사용하여 하이브리드 형식으로 제조되었고, 희토류 규산염 기반 매트릭스를 액체 상침 (MI) 방법으로 제조 하였다. 부품 모양으로 성형 한 후, 주류 가스에 노출 된 표면은 희토류 규산염 기반 언더 코트와 하프니아 기반 탑 코트로 구성된 환경 장벽 코팅 (EBC)으로 적용되었습니다.

고압 터빈 슈로우의 설계에 필요한 CMC 구성 재료에 대한 다양한 데이터는 최대 1400 ° C의 재료 테토토 배팅 사이트에 의해 얻어졌습니다.

3. CMC 슈라우드 디자인

IHI는 NEDO가 의뢰 한 1400 ° C 클래스 CMC를 사용하여 데모 테토토 배팅 사이트를위한 슈라우드를 연구하고 개발했습니다.그림 2전체 엔진의 단면도를 보여줍니다. 이 논문에 설명 된 데모 테토토 배팅 사이트는 고압 터빈의 1 단계 슈라우드에 중점을 두었습니다. 터빈 슈라우드는 터빈 블레이드의 외경 측면에 위치하고 주류 가스 흐름 표면을 형성하는 기능이 있습니다.그림 3에 표시된 바와 같이, 터빈 슈라우드는 고온, 고압 연소 가스에 노출되며 반복되는 동작 온도, 온도 차이, 압력 차이, 진동 및 터빈 블레이드와의 접촉 (문지름)으로 인한 영향을받지 않지만 필요한 수명을 충족하도록 설계해야합니다.

위의 요구 사항을 충족하도록 설계된 CMC 슈라우드 모양그림 4에 표시됩니다. 열 전달 분석 결과 및 토토 배팅 사이트레스 분석 결과그림 5,그림 6에 표시됩니다. 분석은 최대 온도가 설계에서 1355 ° C이며 엔진 테토토 배팅 사이트 조건을 충족하기에 충분한 강도가 있음을 확인했습니다.

4. 요소 테토토 배팅 사이트/부품 테토토 배팅 사이트

IHI는 NEDO가 의뢰 한 1400 ℃ 클래스 CMC Shroud의 연구 및 개발의 일환으로 엔진 테토토 배팅 사이트 전에 다음의 요소 및 부품 테토토 배팅 사이트를 수행했습니다.

① 평면 표본을 이용한 고온 가스 흐름 노출 테토토 배팅 사이트
로터 블레이드와의 접촉을 시뮬레이션하는 촬영 테토토 배팅 사이트
hook 부품의 토토 배팅 사이트라우드 테토토 배팅 사이트, 슈라우드 지원 부품
④shroud 열 사이클링 테토토 배팅 사이트

우리는 이들의 시험 요약과 ④의 요약을 설명 할 것입니다.

4.1 후크 부품 강도 테토토 배팅 사이트

훅 부품의 강도와 건전성을 확인하기 위해 슈라우드지지 부품 인 슈라우드 후크 부분, 엔진 온도 및 하중 응력 상태의 실제 모양을 시뮬레이션하기 위해 강도 테토토 배팅 사이트가 수행되었습니다. 시험 온도는 920 ℃였으며, 이는 엔진 테토토 배팅 사이트에서 후크 부분의 온도 인 열 전달 분석에 의해 예측된다. 후크 부품 강도 테토토 배팅 사이트에 대한 테토토 배팅 사이트 양식그림 7에 표시됩니다. 테토토 배팅 사이트 조건 및 결과 목록표 1에 표시됩니다. 정적 골절 테토토 배팅 사이트는 두 시편의 골절 하중이 대략 2,500 N임을 보여 주었다. 피로 시험에서, 두 개의 시편은 810 N의 시험 하중에서 1,000 사이클로 파괴되지 않았으며, 이는 엔진 테토토 배팅 사이트에서 생성 된 하중에 해당하는 810N의 테토토 배팅 사이트 하중에서 1,000 N의 하중으로 하중으로 하중이 없었다. 각 시편은 단계적으로로드되었고 마침내 파산 될 때까지 피로 검사를 받았다. 대표적으로, 파손 후 시편 4의 상태가 도시되어있다.그림 8에 표시됩니다. 테토토 배팅 사이트 시편 4는 1 490 N 및 13 443 사이클의 테토토 배팅 사이트 하중에서 파괴되었습니다. 상기 테토토 배팅 사이트 결과는 슈라우드 후크 부분이 충분히 강하다는 것을 확인했습니다.

4.2 슈라우드 물질의 열 사이클 테토토 배팅 사이트

열 사이클링에 대한 실제 부품의 무결성을 확인하기 위해 가스 버너를 사용하여 슈라우드를 반복적으로 가열하는 테토토 배팅 사이트를 수행했습니다. 테토토 배팅 사이트 된 CMC Shrouds그림 9그림 10에 표시됩니다. 사이클을 반복하여 온도를 CMC 슈라우드의 주류 가스 흐름 경로 표면의 최대 온도로 1400 ℃로 가열하고 약 2 분 동안 고정시킨 다음 소산 하였다. 표본 1,000 사이클과 2,000 사이클의 시편그림 11에 표시됩니다. 시험 후 시편에서 EBC의 국소 껍질을 벗기는 것 외에 다른 손상은 관찰되지 않았다. EBC 필링은 로컬이며 엔진 테토토 배팅 사이트 중에 발생하더라도 부품의 기능에 영향을 미치지 않으므로 엔진 테토토 배팅 사이트를 진행하는 것이 문제가 될 것으로 결정되었습니다.

5. 엔진 테토토 배팅 사이트

IHI는 NEDO로부터 보조금을 받았으며 JAXA와 공동 작업을 통해 IHI는 JAXA F7 엔진에 1400 ° Class CMC Shroud를 설치하고 데모 테토토 배팅 사이트를 수행했습니다. JAXA F7 엔진에 설치된 CMC 슈라우드가 첫 번째입니다.12 다이어그램에 표시됩니다. 전체 둘레가있는 32 개의 고압 터빈 1 단계 슈 로우 중 8 개를 CMC 슈로우로 교체하고 엔진 테토토 배팅 사이트를 테토토 배팅 사이트했습니다. 터빈 케이스에 조립 된 CMC 슈라우드그림 13에 표시됩니다.

엔진 테토토 배팅 사이트는 2021 년 6 월부터 7 월까지 Jaxa Chofu Aerospace Center (도쿄)의 지상 엔진 운영 테토토 배팅 사이트 시설에서 수행되었습니다. 장치를 높은 출력 및 가속/감속 작업으로 유지하는 것을 포함한 총 작동 시간은 약 80 시간이었습니다. 테토토 배팅 사이트 조건은 아래에 요약되어 있습니다.

• 총 작동 시간 : 약 80 시간
• 높은 출력 상태 유지 시간 : 37 시간
• 스타트 업 수 : 39
• 유휴에서 높은 출력 상태로의 사이클 수 : 227
• 높은 출력 상태에서 슈라우드 부분의 주류 온도 : 1 300 ℃ 이상

Borescope 관찰은 대략 10 시간마다 수행되었으며 CMC 슈라우드 및 주변 부품에 이상이 없는지 확인하면서 작동 테토토 배팅 사이트가 수행되었습니다. 작동 중에 Borescope를 관찰 할 때 CMC 슈라우드의 상태가 표시됩니다.그림 14에 표시됩니다.

엔진 테토토 배팅 사이트가 완료된 후 CMC 슈라우드를 제거하고 점검을 수행했습니다.그림 15,그림 16테토토 배팅 사이트 후 CMC 슈라우드의 모양을 보여줍니다. 테토토 배팅 사이트 후, 슈라우드 또는 주변 부분이 떨어지거나 붙어 있지 않았으며, 조립은 엔진 테토토 배팅 사이트 전과 같은 상태였습니다. 외부 관찰의 주요 결과는 다음과 같습니다.

• 주류 가스 흐름 경로에서 EBC에서 필링 또는 기타 손상이 관찰되지 않았습니다.
• 슈라우드 전체에 갈색 변색이 관찰되었으며, 구성 요소 분석 결과로부터 주류 가스에 포함 된 Ca, Mg, Al, Fe 등이 준수 된 것으로 결정되었다.
• 고리와 같은 인접한 부품과 접촉 할 때 상당한 마모가 관찰되지 않았습니다.
• 슈라우드 전체에서 화상, 칩 또는 균열과 같은 손상이 관찰되지 않았습니다.

CMC 슈라우드는 엔진 테토토 배팅 사이트 후 절단되어 내부 상태의 변화를 확인했습니다.그림 17EBC 섹션에 대한 절단 표면의 확대 된 관찰 결과를 보여줍니다.그림 17- (a)|에 표시된 바와 같이, CMC 기판과 언더 코트 사이의 경계에서 균열이 관찰되었다.그림 17- (b)에 표시된 바와 같이, 균열도 탑 코트에서 관찰되었다. 엔진 테토토 배팅 사이트 중에 이러한 균열이 발생했을 수 있습니다. 또한 CMC 기판 내부의 미세 구조를 관찰했습니다.그림 18부품 표면 근처의 절단 표면의 확대 된 관찰 결과를 보여줍니다. 결과적으로, 일부 부품 표면을 제외하고 내부 미세 구조에서 유의 한 변화는 관찰되지 않았다. 파이버 계면에서의 BN 코팅의 산화는 부품 표면 근처의 일부 부품에서 확인되었다.

위에서 설명한 바와 같이 엔진 테토토 배팅 사이트 후 CMC 슈라우드의 상태를 확인한 후, 외관이나 내부 구조에는 변화가 없었지만 부품의 기능에 영향을 미치지 않았으며 지속적으로 사용될 수 있다고 결정되었습니다.

이 엔진 테토토 배팅 사이트는 실제 엔진 환경에서 1400 ° C 클래스 CMC 슈라우드의 건전성을 보여줍니다.

6. 결론

1이 기사에서는 400 클래스 CMC Shroud의 연구 및 개발 및 JAXA F7 엔진을 사용한 CMC Shroud의 데모 테토토 배팅 사이트를 설명합니다. Jaxa F7 엔진을 사용하여 우리가 개발 한 1400 ° C 클래스 CMC 재료로 만든 터빈 슈 로우는 실제 엔진 환경에서 부품 만 데모보다 한 걸음 더 발전 할 수있었습니다. 실질적인 사용을 준비하기 위해, 우리는 장기간 내구성을 확인하고 제조 가능성을 향상시키기 위해 노력할 것입니다.

CMC Shrouds뿐만 아니라 일본의 독특한 기술 개발은 향후 JAXA F7 엔진을 활용하여 계속 발전 할 것으로 예상되며 IHI의 새로운 기술 개발은 항공기 엔진의 연료 효율을 더욱 향상시킬 것입니다.₂감소에 기여합니다.

- 사과 -

JAXA F7 엔진의 도입은 National Aerospace Exploration Agency (JAXA)와 Defense Equipment Agency (ATLA)의 많은 노력을 통해 달성되었습니다. 1 400 ° C 클래스 CMC Shroud Development 및 JAXA F7 엔진 테토토 배팅 사이트는 2015 년부터 2019 년까지 NEDO (National Research and Development of New Energy and Industric and Industrice Technology)의위원회, 2020 년부터 2022 년 사이에 보조금으로 수행 된 연구 결과 및 JAXA와의 공동 연구 결과에 따라 실시 된 연구 결과입니다. 이 기사에서 언급 된 CMC Shroud 데모 테토토 배팅 사이트는 많은 관련 당사자들의 지원으로 실현되었으며, 여기에 쓴대로 깊은 감사를 표하고 싶습니다.

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　

제 6 권, 2023 년 1 월 발행 : 고유 한 토토배팅사이트 추천, 제품 및 서비스를 통해 SDG를