A study on the Structural Stability about the Fan Blade by the Air Excited Forces.

공기 가진력에 의한 팬 블레이드 구조 안정성 평가에 관한 연구

In a gas-turbine engine, fan blades in flow path are confronted with many kinds of loading. The study of the excited force by the wake of struts has proposed and the possibility of fatigue failure about rotating fan blades by the excited force at the steady state is evaluated. Equations of the excited force of wakes has been derived at the steady state and the maximum pressure distributions measured at the transient state are proposed. Dynamic characteristics and the fatigue strength of fan blades by experimental test were obtained. To evaluate HCF(High Cycle Fatigue) damage of fan blades, FEM analysis was performed with a steady state harmonic response, which was followed by high cycle fatigue damage factor from goodman diagram.

엔진 운용 중에 유로(flow Path)에 놓여 있는 팬 블레이드(blade)들은 많은 외부하중에 노출되어 있어서 고주기 피로(high cycle fatigue)에 의한 피로 파괴의 위험성이 크다. 그 중 가장 중요하게 평가되는 것이 주기적인 가진력에 의한 공진 현상과 그에 따른 피로파괴 가능성이다. 본 논문에서는 유동장 (flow field)이 지주(struts)에 의해 영향을 받게 되고, 이러한 유동장의 분포가 지주 후방에서 주기함수 형태로 팬 블레이드를 가진 할 때, 팬 블레이드에서의 진동 응답 특성과 구조적인 안정성을 평가하였다. 팬 블레이드의 피로강도를 시험적으로 평가하고, 팬 블레이드 전방 지주에 의한 공기 가진력을 가정하여 유한 요소 해석을 통한 구조적 안정성을 평가하였다. 그리고 엔진 시험에서 측정된 서지 압력 하중을 팬 블레이드의 유한요소 모델에 적용하여 구조적 영향을 평가함으로써 팬 블레이드의 구조적인 안정성을 확인하였다.