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초음속 Wide-Chord 팬 블레이드의 고 되풀이 피로수명평가
조병찬(Byung-Chan Cho),김경수(Kyeong-Su Kim),박기철(Ki-Cheol Park) 한국항공우주학회 2004 韓國航空宇宙學會誌 Vol.32 No.1
본 논문에서는 단당 압축비와 효율이 높아 가스터빈 엔진 및 터보기기의 압축기로 적당한 HLSS(Highly Loaded Supersonic Stage) 팬 블레이드에 대한 구조설계 및 고 되풀이 피로시험 결과를 제시하였다. 팬 블레이드는 설계단계에서 로터 회전과 관련된 공기력 가진에 의한 공진 현상을 피하기 위해서 고유진동수를 조율하였다. 고유진동수와 진동모드는 전자기형 가진기를 사용하여 측정하였으며 그 결과를 유한요소 해석결과와 비교하였다. 피로파괴 가능성이 가장 높은 블레이드의 1차 진동모드에 대한 고 되풀이 피로파괴 시험을 수행하여 블레이드의 피로강도를 평가하고 확보된 피로강도를 바탕으로 수정 Goodman 선도를 이용하여 57,600RPM에서 작동하는 팬 블레이드의 허용 진동응력을 계산하였다. In this paper, structural design and high cycle fatigue test results for HLSS(Higly Loaded Supersonic Stage) fan blade are presented. HLSS fan blade can be a competitive compressor for gas turbine engines and turbo machinery due to its high pressure ratio per stage and high efficiency. Natural frequencies of blades are tuned to avoid resonance excited by rotation related aerodynamic forces through design stage. These natural frequencies and natural modes are measured using a eletromagnetic exciter, and the results are compared with FEM results. High cycle fatigue test is also performed to evaluate fatigue strength at the first natural mode which is most dangerous in the application and the results are employed in the modified Goodman diagram to predict the allowable vibratory stress level for operation at 57,600 RPM.