Integral Turbine Rotor 제조(APU용)

Abstract

1. 과제명 : Integral Turbine Rotor 제조(APU용)2. 개발목표 가. 최종개발목표 * 민항기의 APU용 Integral Turbine Rotor의 국산화, 품질인증 및 양산체계구축 * Integral Turbine Rotor의 대체소재 연구 나. 당해년도 개발목표 * APU용 Integral Turbine Rotor의 시제품 개발 * 소재 특성연구 :기존의 IN713합금을 대체할 수 있는 최근에 Integral Rotor용으로 개발된 합금의 특성 연구 3. 계획대비진도표 <진도설명>1. 국내외 관련자료 수집 * Integral Turbine Rotor는 현재 국내에서 소형 가스터빈을 생산하거나 조립하지 않고 전량 외국에서 수입하거나 항공기의 수입시 보기(APU : Auxilary Power Unit)가 항공기에 포함되어 있으므로 국내에서 조립하는 경우가 거의 없다. 따라서 국내의 수요처에서 관련 자료를 구하기는 거의 불가능하여 현재 외국에서 근무하고 있는 과학자를 통해 관련 도면과 시제품의 일부를 구할 수 있었다. * 현재 당연구원과 국제공동연구를 수행하고 있는 독일의 항공우주연구소(DLR), 일본의 금속재료기술연구소(NRIM) 등을 통해 관련자료를 연구원의 해외출장시 입수하였다. 또한, 프랑스 항공우주연구소의 재료연구부장과 독일 Julich의 실무자를 당 연구진이 수행하고 있는 유사 과제로 초청하여 관련자료와 정보를 입수하였다.2. 금형설계 및 제작 * 1차년도에는 외국에서 입수한 도면과 시제품을 근거로 Turbine Blade에 대한 데이터를 컴퓨터에 입력시켜 Blade에 대한 형상을 구하고 이를 이용하여 Blade와 반대되는 형상의 구리 전극을 CNC를 이용하여 가공한 다음 방전가공기에서 방전시켜 Blade 금형을 제작하였다. * 2차년도 연구에서는 선정한 모델의 Blade 금형을 CAD를 이용해 설계하고 1차년도와는 달리 CNC에서 직접 금형으로 가공하였다.3. 주조방안 연구 * 1차년도에는 왁스 모형을 금형에서 제조하여 왁스상태에서 결합시켜 왁스로 된 rotor를 성형한 후 Blade에서 얇은 Trailing Edge를 아래로 하고 윗쪽에 압탕효과를 주기위한 Pouring Basin을 부착하였다. * 2차년도 연구에서는 주조방안을 1차년도와 반대방향으로 모형을 부착하였다.4. 시제품 제조공정 연구 * IN 713 및 Mar-M 247 합금을 이용하여 진공유도용해하고 정밀주조 하여 제조 * 복잡한 형상을 고려하여 주조변수를 가능한한 주조성이 양호한 조건으로 조절하였다. * Blade와 Hub내의 주조결함 생성을 방지하기 위해 주조후 냉각조건과 냉각방법을 변경시켰다.5. 소재특성 연구 * Integral Turbine Rotor의 소재로 일반화되어 있는 IN 713합금을 대체할 수 있는 최근에 개발된 Mar-M 247(CM 247 LC) 합금의 조직과 특성에 대한 연구를 수행. * 또한 외국의 소형가스터빈 제조회사에서 사용하고 있는 IN 792 Hf 소재의 특성연구로 병행하였다.6. 주요기술개발 내용 및 중간결과 별첨 보고서 7. 기대되는 성과 가. 전량 수입에 의존하고 있는 항공기 핵심부품의 국산화 개발 나. 각종 항공기에 공통적으로 사용되는 부품으로 동일한 제조기술로 제조가 가능한 부품이므로 그 적용범위가 넓고 수입대체 효과가 크다. 다. CAD/CAM에 의한 금형설계 제작, 진공정밀주조 기술 등 핵심공정기술의 화보. 라. 현재 계약단계에 있는 차세대 전투기사업 등을 통한 OFF-SET 수출 기대.8. 연구기자재 사용내용 가. 당 연구원에서 보유하고 있는 진공유도 용해로를 이용한 시제품 및 시험편의 진공정밀주조 기술 연구 나. 당 연구원의 Creep tester 및 SEM, TEM 등의 전자현미경을 통한 소재 특성연구 다. 참여 업체 및 관련 정밀주조업체의 협조로 정밀주조 주형제작 라. 소재특성연구를 위한 당 연구원이 보유한 분위기 열처리로 이용 9. 문제점 및 건의사항 * 현재 1차년도 참여 업체가 정부에서 추진하고 있는 차세대 전투기사업의 정밀주조 전문업체 선정에서 제외되어 2차년도 연구사업에서는 참여업체가 변경 되었음 * 차세대 전투기사업의 정밀주조업체로 선정된 업체에서 본 연구사업에 참여를 희망하고 있으나 1차년도 연구수행분의 상환 등에 대한 문제로 어려움이 있음. * 정부의 정책적인 배려로 연구비상환 등에 대한 문제를 해결하여 계속적으로 연구를 수행할 수 있도록 조치 요망