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터빈엔진 연료 및 연료 조절 계통 - 우광재

General

기체연료 계통

연료는 항공기 연료탱크 밑 부분에 위치하는 booster pump에 의하여 가압되어 fuel shut off v/v를 거쳐 연료 튜브 또는 호스 통해 엔진연료 계통으로 공급

Fuel & Control system 주요 기능

조종사 command power 요구에 따라 최적의 fuel을 연소실에 공급

FADEC이 정교하게 control

엔진 작동이 비행 상황에 따라 최적으로 운영될 수 있도록 각종 엔진 작동 system을 control

Fuel Distribution System

Purpose

1) 연소실에 적정 연료 공급

2) 각종 엔진 actuating system 의 ice-free servo fuel 공급

3 Eng / IDG oil cooling

Flow

fuel tank → fuel supply line 통해 → fuel pump (1차 compressor) → IDG oil cooler, main oil heat exchanger → fuel pump → filter (2차 가압) → fuel / servo fuel 로 나뉜다 → 연소용 fuel 은 HMU → Fuel flow transmitter → nozzle filter → fuel nozzle 통해 연소실에 분사

→ servo fuel은 → icing 방지 위해 heater → HMU → fuel-actuated components → 잉여 fuel → eng / oil heat exchanger 입구로 return

Main fuel pump

병렬로 연결된 2개 gear pump 에서 연료 가압 후 check v/v 통해 pump 로 보내준다

한쪽이 고장시 그쪽 check v/v 가 닫혀 역류 방지

Relief v/v → pump의 출구압력이 높으면 gear pump 입구로 돌려 보낸다.

IDG oil cooler

IDG 의 oil을 cooling / 엔진 연료는 heating

연료속 얼음이 있으면 component 에 위험을 초래 할 수 있기때문에 연료를 heating

cooler의 fuel heat exchanger 입구에 bypass valve가 있어 막힐 경우 연료 흐름을 bypass 해준다

IDG oil / Eng oil 은 섞이면 x

main oil / fuel heat exchanger

scavenge 된 eng oil → cooling , fuel → 연소에 용이하도록 heating

oil → servo fuel heater → cooler → oil tank 로 return

fuel → fuel pump → IDG oil cooler → fuel pump

servo fuel heater

servo fuel 의 icing 방지 위해 eng scavenge oil 통해 heating

main fuel filter

FMU로 들어가기 전 fuel에 있는 particle 제거

bypass v/v 가 있어 filter가 막히면 열러 filter로 bypass

fuel filter differential pressure s/w

Channel A/B 두개의 switch → EEC에 Data 제공

filter 의 입구압력 / 출구압력 의 차이값이 기준값 초과시 두 switch 모두 close

EEC 는 이러한 data 를 DEU에 전달

date 받은 DEU → filter bypass light , amber light ,master caution light on

델타P 가 계속 증가할 경우 by pass v/v open

HMU / FMU

GE → HMU / PW → FMU

Fuel pump 와 연결되어 가압된 fuel을 을 받아 EEC 의 command 에 따라

a) fuel metering , fuel 차단, overspeed protection , 잉여 fuel → fuel pump 로 bypass

b) servo fuel → eng component 작동위해

fuel flow transmitter

HMU 로 부터 fuel flow 산출

계기판에 연료의 흐름을 PPH (pound per hour) 단위로 나타낸다

fuel manifolds

1차 연료 , 2차 연료 따로 pipe로 나눈 것

1차 연료, 2차 연료 동심원을 이중 pipe로 나눈 것

diffuser case 내부 or 외부 에 장착

fuel nozzle

연료실에 연료를 미세하게 뿌려줌

diffuser case 주위에 20~24개

Duplex type → 1차 / 2차로 나누어 연료 spray

→ 1차는 nozzle 중심 작은 orifice 에서 분사 하고 점화 용이 위해 ignition plug 부근으로 분사

→ 2차는 바깥쪽 큰 orifice 로 → 벽면에 닿지 않고 연소실 내에 균등하게 연소를 얻을 수 있도록 분사

Fuel Control System

유압계기식 (Hydro - Mechanical Type)

sensing section - 입력신호 감지 , computing section - 필요 연료량 계산 의 결과를 metering section 에 전해 연료를 metering 한다.

최적화된 fuel control scheduling logic에 따라 T/L 작동속도, 압축기 실속 피하면서 가장 좋은 성능을 발휘하도록 자동으로 연료 흐름량 조절

전자식

sensing부와 computing부를 전자화하고 metering부는 torque motor 사용해 보다 정교하게 연료를 metering servo fuel 도 control EEC 와 FADEC 에 의해 제어

FADEC / EEC

EEC는 최적의 엔진 조정을 위해 다량의 입력신호 받아 전산처리 Eng 연료 유량 , 압축기 VSV 각도 , Compressor bleed v/v 등 계통 모든 component 조절 Engine 연료 유량의 Metering은 Torque Motor 기능을 갖추 FMU 에 의해 수행 엔진 가장 저온의 Fan case section 에 장착 2개의 channel은 cross-talk 하여 한쪽이 고장시 정상적인 channel로 교체 된다

FADEC component

fuel 조절을 위한 연산 , condition monitoring 하는 EEC

EEC signal 받아 fuel metering , 각종 eng v/v , actuator 작동을 위해 hydraulic pressure 공급해 주는 HMU

각종 sensor, v/v, actuator 및 wiring harness

Engine Rating / Identification Plug

EEC에 Thrust Rating, EPR 수정 Data, Engine Configuration Data의 정보를 제공하 는 부품

EEC Power Supply

eng off 상태 → A/C 전원 115V 400HZ

eng operation (N2 12%이상) → AGB에 장착된 EEC alternator로부터 공급 BUT alternator 가 fail시, A/C power 가 공급

Engine Fuel Control

EEC가 전기적인 command signal을 HMU에 전달 1) T/L 움직임에 따라 추력에 필요한 연료를 연소실에 전달 2) 최적의 eng operation을 위한 각종 actuator , valve 를 작동하기 위한 servo fuel 을 control

HMU의 주요 기능

Internal calibration of fuel pressures Meters the fuel flow for Combustion Provided the fuel shut-off & fuel manifold minimum pressurization levels Bypass unused fuel Mechanical N2 overspeed protection Deliver the correct hydraulic power source to various engine fuel equipment

HMU function general

actuator 및 v/v control을 위한 6개의 EHSV

airframe shut-off solenoid v/v 작동을 위한 solenoid 1개

FMV 피드백을 위한 resolver 1개

overspeed protection, fuel pressurization & shut-off v/v 작동을 위한 각각의 스위치로 구성

솔레노이드 1개를 제외하고는 모두 EEC의 command 및 feedback signal을 통해 엔진을 조절

HMU fuel metering system

EEC command 에 따라 HMU 내부 HMV에 의해 조절

metering 되지 않은 excess fuel은 bypass v/v를 통해 fuel / oil heat exchanger로 return

HMU servo mechanism system

6 개의 EHSV를 control해서 v/v와 actuator 작동

Power Management & Fuel Control

T/L input에 따라 엔진 thrust lever를 control

GE - N1 기준, PW - EPR 기준으로 control

T/L 의 움직임에 따라 resolver의 회전 정도를 감안해 EEC가 산출한 N1 값이 되도록 HMU를 통해 fuel 을 metering

EEC Control Mode

Normal → T/L position 에 따라 ambient temp, pressure, mach, bleed 상태 반영해 calculation 한 N1 기준으로 thrust 가 일정하게 세팅

Alternative mode → normal mode 에서 불완전한 control 정보가 있으면 alternate mode 로 전환

Indicating System

연소실로 공급 되는 연료량, fuel temp, fuel filter 가 이물질이나 icing 으로 clogging시 알려주는 기능 수행

Fuel Flow Transmitter

HMU를통해 Metering 된 Fuel Flow Mass Rate → EEC로 보낸다 →EEC 는 signal 받아 산출 후 → EIU → cockpit display

Fuel Filter Clogging Warning System

filter 전 후방에 pressure가 특정값에 도달시 델타P 감지해 EEC에 warning display

보통 clogging 전에 signal 보내 filter 가 clogging 되면 fuel은 filter 를 bypass 하게 된다.

Fuel Temperature Indicating

sensor가 FOC(fuel oil cooler) outlet에 위치하여 FOC를 통과한 fuel temperature를 sensing 하여 EEC에 보낸다

특정 온도 이상일 경우 FOC bypass v/v을 open하여 engine oil이 FOC core를 bypass 하게 한다

단, fuel temperature는 flight deck에 indication 되지 않는다

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