롤스로이스, 울트라팬 데몬스트레이터용 세계 최대 복합소재 팬 블레이드 양산 개시

롤스로이스(영국 런던)가 효율성과 지속가능성 새 기준을 세울 울트라팬(UltraFan) 데몬스트레이터 엔진용 세계 최대 팬 블레이드 제조를 시작했습니다. 이 마일스톤은 데몬스트레이터 부품 생산의 공식적 시작을 알립니다.

CFRP 블레이드

울트라팬 엔진은 1세대 트렌트 엔진 대비 연료 소모와 배출가스 25% 감소를 제공할 것으로 보고됩니다. 그 효율 개선의 일부는 울트라팬의 복합소재 팬 블레이드와 팬 케이스에서 오는데, 이는 쌍발 항공기에서 700kg 중량 절감, 승객 7명과 짐 무게에 해당합니다.

한 세트 기준 복합소재 블레이드 직경은 140인치로, 현재 나로우바디 항공기 동체 크기와 거의 맞먹습니다. 영국 브리스톨 기술 허브에서 제작됩니다.

팬 블레이드는 헥셀(미국 코네티컷주 스탬포드) 헥스플라이(HexPly) M91 탄소섬유 강화 고인성 충격 저항성 에폭시 프리프레그 500플라이로 제작됩니다. 헥셀은 자동 레이업용 슬릿 테이프를 공급합니다. 블레이드는 열과 압력으로 오토클레이브 경화된 후 정밀 가공되고 코팅되며, 얇은 티타늄 시스가 침식, 이물질, 버드 스트라이크 방지를 위해 앞전(leading edge)에 접합됩니다. 복합소재-티타늄(CTi) 블레이드는 계측과 초음파 시험으로 검사·측정됩니다.

브리스톨 복합소재 시설

브리스톨 복합소재 시설은 2008년 설립된 롤스로이스와 GKN 에어로스페이스(영국 레디치) 간 합작사 컴포지트 테크놀로지 앤 애플리케이션즈(CTAL)로 거슬러 올라갑니다. CTAL은 롤스로이스의 첨단 엔진 기술 전문성과 GKN 에어로스페이스의 복합소재 연구 및 자동화 제조 역량을 결합했습니다. 영국 정부가 롤스로이스 복합소재 기술 R&D 지원을 위해 2008년 자금을 지원하기 시작했고, 2012년 와이트 섬에 CTAL 시설을 설립하는 데 사용되었습니다. 롤스로이스는 2015년 CTAL 역량(장비, 30-40명 인력)을 2017년 브리스톨로 이전한다고 발표했습니다.

롤스로이스는 2015년 기존 건물 내에 프리프로덕션 복합소재 시설이 개발될 것이며, 당시 브리스톨 사이트에서 건설 중이던 카본 파이버 복합소재 전기 하네스 래프트 신규 시설과 나란히 위치할 것이라고 보고했습니다. 두 시설 모두 브리스톨 국립복합소재센터(NCC)와 협력 개발된 제조 기술과 브리스톨 대학 롤스로이스 대학 기술 센터 연구 혜택을 받습니다.

지속가능성 전략 핵심 요소

복합소재 블레이드는 롤스로이스 플라잉 테스트 베드에서 비행 시험을 포함해 첨단 저압 시스템(ALPS) 개발 엔진에서 광범위하게 시험되었습니다. ALPS는 롤스로이스, 클린 스카이, 이노베이트 UK, BEIS, ATI, ITP 에어로, GKN 간 파트너십입니다. 울트라팬을 가능하게 하는 기술 포트폴리오는 ATI, 이노베이트 UK, 루포(LuFo), 클린 스카이 2 지원을 받습니다.

울트라팬은 가스터빈 성능 지속적 개선, 전기화 개척, 산업 파트너들과 협력해 지속가능한 항공 연료 도입 가속화를 포함하는 롤스로이스 지속가능성 전략의 핵심 요소입니다. 또한 롤스로이스 인텔리전트엔진(IntelligentEngine) 비전의 일부로, 제품, 서비스, 디지털 기술을 결합합니다.

울트라팬은 2021년 지상 시험 시작, 10년 말 상용화 예정으로, 25,000-100,000파운드 추력 범위로 확장 가능합니다. 또한 다음을 특징으로 합니다:

• 신규 엔진 코어 아키텍처 — 최대 연료 연소 효율과 저배출 달성
• 첨단 세라믹 매트릭스 복합소재 — 고온 터빈 온도에서 더 효과적으로 작동하는 내열 부품
• 기어드 설계 — 고추력, 고바이패스비 엔진 효율 극대화

"이것은 울트라팬의 10년이며, 데몬스트레이터 엔진 부품 생산 시작으로 2020년대를 여는 것이 흥분됩니다."라고 롤스로이스 민간 항공우주 사장 크리스 콜레턴(Chris Cholerton)은 말했습니다. "모든 빌딩 블록이 갖춰졌습니다: 설계, 기술, 완전히 새로운 테스트베드, 그리고 이제 실제로 엔진이 결합되는 것을 보고 있습니다."