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항공기 엔진 베어링의 특별 요구 사항은 무엇이며, 고온 저항성과 윤활성은 어떻게 확보할 수 있습니까?

 

우선 항공기 엔진의 작동 조건을 이해해 봅시다.

 

1. 고속 회전, 일반 항공기 엔진의 회전 속도는 18,000rpm을 초과하며, 이러한 고속 회전에서는 재료에 대한 요구 조건이 매우 높습니다.

 

2. 고온, 엔진 작동 온도가 매우 높기 때문에 베어링의 작동 온도도 300°C에 달할 수 있으며, 베어링 재질은 고온을 견딜 수 있어야 합니다.

 

3. 높은 신뢰성. 민간 항공기든 전투기든 신뢰성에 대한 요구 사항은 매우 높으며, 사소한 차이조차도 인명과 직결되는 문제입니다.

 

~로 인해베어링의 높은 작동 온도외륜은 고온 저항성과 고온 안정성을 갖춘 AISI M50 소재로 제작되어 300°C에서도 58HRC의 경도를 유지할 수 있습니다.

고속으로 작동할 때 베어링의 내륜이 회전하면서 원심력이 매우 커지고, 베어링 내륜의 단면은 원주 방향 인장 응력을 받게 됩니다. 따라서 인장 응력 하에서 균열 전파를 방지하기 위해 내륜 표면에 미세 균열이 발생해서는 안 되므로, 내륜에는 AISI M50NiL 재질이 흔히 사용됩니다.

 

매우 빠른 속도로 회전하기 때문에 강구의 원심력으로 인한 추가 하중을 줄이기 위해 질화규소(Si3N4)나 탄화티타늄(TiC)과 같이 비교적 가볍고 경도가 높은 세라믹 소재가 일반적으로 강구 소재로 사용됩니다. 또한 베어링의 내외륜의 내마모성을 높이고 마찰을 줄이기 위해 내외륜 궤도면에 세라믹을 분사하는 경우도 있습니다.

 

엔진 온도는 300°C를 넘을 수 있고, 최고 온도는 1500°C를 넘습니다. 그런데 어떻게 그 온도를 300°C밖에 견디지 못하는 걸까요? 이는 윤활 시스템의 공로입니다. 사실 베어링 윤활 시스템의 주요 기능은 냉각이기도 합니다.

그중 일부는 윤활과 관련이 있는데, 엔진 베어링 윤활은 일반 베어링 윤활과 실제로 유사합니다. 베어링 회전 속도가 너무 높아 접촉식 밀봉을 사용할 수 없으므로 엔진 베어링에는 미로형 밀봉 방식이 사용됩니다. 하지만 사용되는 윤활유는 훨씬 더 중요합니다. 작동 온도가 너무 높기 때문에 일반 윤활유는 산화 및 열화가 쉽게 발생하므로 일반적으로 MIL-PRF23699HTS 규격의 합성유가 사용됩니다.

 

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