제트 엔진 기술의 최첨단

코네티컷이 제조의 온상으로 알려져 있지 않을 수도 있지만 사실은 이 주에 Kaman, Praxair, Sikorsky, Gerber Scientific 및 기타 여러 기업을 포함하여 업계에서 가장 큰 기업이 있습니다.

이러한 회사 중 하나인 Pratt & Whitney는 최근 획기적인 제트 엔진 제품군을 공개했습니다.

Webster 사전을 만든 사람이자 전 코네티컷 주민이었던 Noah Webster는 이 지역을 검소하고 산업적인 지역으로 정의했습니다. 따라서 이러한 특성이 Pratt & Whitney의 새로운 Pure Power 제트 엔진 제품군 생산의 전형이기도 하다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 이 혁신적인 엔지니어링 비트는 P&W에 100억 달러 이상의 비용이 들었고 개발하는 데 30년 이상이 걸렸습니다. 다행히도 이 약속은 곧 결실을 맺을 것입니다.

PurePower PW1000G: 16% 더 높은 연료 효율성 및 75% 더 조용한

PurePower PW1000G 엔진은 끊임없이 묶여 있는 항공 업계가 주문한 바로 그 엔진입니다. 그것은 이전에 나온 어떤 것보다 더 깨끗하고, 더 가벼우며, 조용하게 작동합니다. 우선 연료 소모량이 시장의 다른 어떤 엔진보다 16% 적으며 현재 제트 연료가 약 3갤런이면 연간 항공기당 거의 120만 달러를 절약할 수 있습니다.

또한 업계에서 가장 엄격한 표준인 CAEP/6 배출 표준보다 50% 더 낮은 배출을 제공하는 연소기 설계를 사용합니다. 그리고 여러분이 저와 같이 주요 공항의 비행 경로 아래에 살고 있다면 지상 소음의 75% 감소는 확실히 선물이 될 것입니다.

PurePower는 새로운 개념이 아닌 기어드 터보팬 설계를 기반으로 합니다. 그러나 지금까지는 상업용 항공 산업의 높은 추진력 요구 사항을 수용할 만큼 충분히 큰 항공기를 구축할 수 있는 사람이 없었습니다. 그리고 P&W 엔진의 전설적인 신뢰성으로 인해 초기 기어드 터보팬 설계에서 흔히 발생하는 신뢰성 문제로 인해 어려움을 겪지 않습니다.

P&W의 새로운 디자인은 지금까지 최대 40,000파운드의 추력을 제공할 수 있습니다. 이를 통해 PurePower 엔진은 전체 내로우 바디 항공기 시장을 포괄할 수 있습니다. 이 엔진의 확실한 성공은 확실히 와이드 바디 시장으로의 확장을 보게 될 것입니다. 이 응용 프로그램에 대한 설계 연구가 이미 존재하기 때문에 기체 프레임이 방아쇠를 당기는 것은 시간 문제일 뿐입니다.

물론 많은 기술적 세부 사항은 독점적입니다. 사실, 엔진을 둘러싼 비밀은 너무 빡빡하여 기자 회견에서 X-Files의 담배를 피우는 남자가 뒤에 서 있는 것을 볼 것으로 예상할 수 있습니다. East Hartford에 있는 내 연락처조차도 대배심 앞에서 상원의원으로서 입을 다물고 있습니다. 그러나 가장 안목 있는 기어헤드에게 깊은 인상을 주기에 충분한 정보가 있습니다.

초심자에게 기어드 터보 팬은 이름에서 알 수 있듯이 기어 드라이브가 있는 터보팬 엔진입니다. PurePower의 경우 드라이브를 통해 메인 팬이 기존 터보팬보다 30% 더 느리게 회전할 수 있습니다. 지금까지 기어 드라이브는 설계가 더 큰 규모로 만들어지지 않은 이유였습니다. 이 장애물은 P&W가 신뢰성과 성능의 주요 원인인 최첨단 윤활 시스템을 갖춘 매우 안정적이고 가벼운 기어박스를 개발함으로써 해결되었습니다. 그러나 기어 드라이브는 P&W가 가지고 있는 트릭 중 하나일 뿐입니다. 더 크고 저속의 메인 팬은 저압 압축기(LPC)가 더 적은 단계로 더 높은 속도로 작동한다는 것을 의미합니다. 터보팬은 일반적으로 6개 또는 7개의 LPC 단계가 필요합니다. PurePower는 3개만 사용합니다. 이는 1,500개의 블레이드가 감소한 것입니다. 더 빠른 회전 속도는 고압 압축기(HPC)로 들어가는 공기가 훨씬 더 큰 압력으로 이동한다는 것을 의미합니다. HPC의 8단계는 표준 터보팬에서 일반적으로 볼 수 있는 것보다 훨씬 적습니다.

HPC의 경우 혁신이 일상을 지배합니다. 이 시스템은 별도의 블레이드와 압축기 디스크가 아닌 일체형 블레이드 로터 또는 IBR로 구성된 더 적은 수의 스테이지를 사용합니다. 블리스크라고도 하는 이 로터는 디스크와 블레이드가 단일 구조에 통합된 일체형 로터입니다. 연소기는 또한 환형 연소실 내에서 부유벽 시스템을 사용합니다. 이 기술은 이미 F-22 Raptor에 사용되는 P&W 엔진에 적용되었습니다. 이 기술은 내산화성, 고코발트 재료로 구성된 일련의 단열 패널로 구성됩니다. 터빈 측면에는 훨씬 더 큰 이점이 있습니다. 저압 터빈(LPT)은 초기 P&W 설계에 필요한 9단계와 달리 3단계만 필요합니다. 이는 팬 블레이드가 3,500개 적은 것과 같습니다.

PurePower 상단 표준 터보 팬 하단

팬 블레이드에 대해 말하면 Mulder & Scully에 가치 있는 또 다른 비밀이 있습니다. P&W는 East Hartford의 철문 뒤에서 개발된 새로운 하이브리드 금속 중공 팬 블레이드 구조를 사용합니다. 예상대로 제조 방법과 구성은 비밀로 남아 있습니다.

중공 팬 블레이드는 P&W 시그니처 기능입니다. 혁신적인 디자인은 훨씬 더 무거운 장치와 동일한 강도를 유지하면서 블레이드의 무게를 줄입니다.

P&W의 적절한 터빈 블레이드에 대해 알려진 모든 것은 열 차단 코팅과 F-35 Lightning을 위해 개발된 고급 냉각 기능이 있는 초합금으로 구성되어 있다는 것뿐입니다. 이러한 기능을 통해 PurePower의 HPT는 지금까지 개발된 어떤 제품보다 더 뜨겁고 빠르게 실행할 수 있습니다. 친구에게 얼마나 더우냐고 물었더니 어깨를 으쓱하고 “정말 덥다”는 대답밖에 할 수 없었다. 알겠습니다. 폐기되면 알아보겠습니다.

F-35에서 빌린 PurePower HPT 블레이드

PurePower HPT는 F-35에 배치된 P&W F135 엔진용으로 개발된 블레이드를 사용합니다. 이 엔진은 지금까지 가동된 가장 뜨거운 연소기 및 터빈에 대한 세계 기록을 보유하고 있습니다.

이 엔진의 낮은 NOx 배출량은 HPT와 연소기의 일부입니다. 소음을 75% 감소시키는 역할도 합니다.

TalonX라는 이름의 연소기는 NASA와 공동으로 설계되었으며 우주국의 풍부-급냉-희박 연소 사이클을 기반으로 합니다. 이 설계에서 배출은 첫 번째 단계 HPT 블레이드 이전의 첫 번째 단계 고정자의 급랭 구역에 의해 제어됩니다.

이러한 모든 혁신의 가장 큰 장점은 움직이는 부품이 훨씬 적다는 것입니다. 부품 수가 적으면 유지보수가 줄어들고 대기 시간이 늘어납니다. 항공 산업의 경우 ROI는 간단합니다. 고려해야 할 또 다른 사항은 이것이 완전히 새로운 엔진이라는 것입니다. 항공 산업의 본질적인 요염함에도 불구하고 P&W는 이미 30개국 이상에서 70개 이상의 고객으로부터 7,000대를 주문했습니다.

Pratt & Whitney의 선견지명, 헌신 및 인내는 미국 산업을 구축한 특성을 상징하며 P&W를 항공우주 산업에서 다시 탁월하게 만들 것입니다.

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