항공기 씰 적용을 위한 고성능 기계적 탄소 소재

메탈라이즈드 카본 코퍼레이션, 오시닝, 뉴욕

현대 기계적 탄소 소재가 항공기 기어박스, 공기 터빈 모터 스타터, 항공기 터빈 엔진 및 보조 동력 장치(APU) 메인 샤프트 씰 등 다양한 응용에 사용됩니다. 이 자가윤활 소재는 미세입자 전기도금질 흑연 물질에 독점 무기 화학물질 함침해 윤활 특성과 산화 저항성 개선. 낮은 마찰 계수, 고속 슬라이딩 저마모율, 높은 열전도율, 고온 공기 내 산화 저항성으로 항공기 응용 이상적.

그림 1. 기계적 씰 링은 펌프/믹서 등 장비에서 회전축과 고정 하우징 간 간극 밀봉해 액체 누출 방지. '축 씰' 또는 '펌프 씰'로 칭함.

항공기 기어박스 씰

항공기 기어박스: 메인 엔진 축 회전속도 26,000rpm → ~3,400rpm 감속해 유압펌프, 발전기, 공조압축기 등 시스템 부품 구동. 기어박스 내 오일 윤활유 밀봉, 축 진입/출구 지점 누출 방지 위해 대부분 페이스 씰 사용. 페이스 씰: 탄소-흑연 고정 링 + 탄화규소/탄화텅스텐 회전 링. 동적 페이스 씰 구성 두 링 랩핑 평탄화, 스프링/자석으로 압착해 고속 회전에도 링 면 사이 액체 흐름 차단(그림 1).

상대 운동 두 링, 정적 씰 링(폴리머 O-링 등)으로 축/기어박스 하우징 밀봉. 씰 설계자: 나선/직선 홈, 웨지로 공기/오일 얇은 막 두 슬라이딩 씰 면 사이 유도. 공기역학/유체역학 리프트 생성으로 씰 면 마찰/마모 대폭 감소.

공기 터빈 모터 스타터 씰

기어박스 씰과 동일 탄소-흑연 vs 탄화규소/탄화텅스텐 동적 페이스 씰 소재 사용, 단 슬라이딩 속도 훨씬 높음. 공기 터빈 모터 스타터: APU 배기가스 이용해 메인 엔진 시동 필요 동력 생성 소형 터빈.

모터 스타터 축 속도 최대 180,000rpm, 슬라이딩 속도 ~1000ft/s(음속 근접). 씰 설계: 웨지/가스 유로로 공기역학/유체역학 리프트오프 생성.

항공기 엔진 메인 샤프트 씰

그림 2. 탄소-흑연 1차 링, 탄소-흑연 원주 씰 링으로 엔진 내부 공기흐름/연소가스 흐름 제어.

페이스 씰 링: 탄소-흑연 1차 링, 탄소-흑연 원주 씰 링으로 엔진 내부 공기흐름/연소가스 흐름 제어(그림 2). 메인 엔진 베어링 오일 윤활유도 밀봉(압축기 축, 연소가스 터빈 축 자유 회전 허용). 원주/페이스 타입 씰 링 모두 사용.

원주 메인 샤프트 씰 링: 고정 하우징 슬롯에 근접 단부 간극 맞춘 탄소-흑연 세그먼트 사용. 세그먼트 '가터' 스프링으로 회전축 세라믹/경금속 코팅에 장력 가해 압착. 리프팅 웨지/가공 형상으로 리프트 생성해 공기역학/유체역학 필름 위 운전. 회전속도 최대 26,000rpm, 씰 링 온도 최대 800°F 도달.

보조 동력 장치(APU) 씰

APU: 메인 엔진 게이트에서 꺼져 연료 절약 시 전기, 공조, 캐빈 열 생성 소형 가스터빈 엔진. APU 씰: 메인 엔진 씰과 유사하지만 더 소형.

오일프리 자가윤활 기계적 탄소 소재: 상업/군용 항공기 씰 응용 이상적 독특 특성 조합. 자가윤활, 자가연마, 치수 안정성으로 양호한 씰 메이트 보장. 내열성, 높은 열전도율로 마찰열 슬라이딩 표면서 원활 배출. 또한 정밀 항공우주 치수공차 가공 용이, 헬륨 라이트 밴드 1개 평탄도 사양으로 랩핑/연마 공급 가능.

본 글은 메탈라이즈드 카본 코퍼레이션 글렌 H. 펠프스 작성. 자세한 정보: 여기를 클릭.