Application of Foil Air Bearing to Small Gas Turbine Engine for UAV

무인기용 소형 가스터빈 엔진에 대한 포일 공기 베어링 적용 연구

Foil air bearing, which is a noncontact bearing utilizing viscosity of operating fluid and elastic deformation of foil structure, has several advantages over rolling element bearings in terms of oilless environment, long life, high speed operation, and high temperature application over $500^{\circ}C$ . Recently advanced researches are actively being performed for the application to the extreme temperature such as gas turbines, as well as conventional small turbo machinery. In this paper, the principle of foil air bearing is introduced and a feasibility study to adopt a foil bearing as the turbine bearing of 65 HP turbo shaft engine, which is under development for UAV, is presented.

포일 베어링은 공기의 점성과 포일 형태의 구조물을 이용하는 비접촉 베어링으로서, 구름베어링에 비하여 별도의 윤활장치가 필요 없고, 무한수명이 가능하며, 구름베어링을 사용할 수 없는 초고속 회전체와 50$0^{\circ}C$ 이상의 고온 환경에도 적용이 가능하다는 장점이 있다. 최근에는 전통적으로 널리 사용되어 왔던 소형 터보기기 분야뿐만 아니라, 소형 가스터빈 엔진과 같이 극한 온도 조건에서도 작동할 수 있는 포일 베어링에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 포일 공기 베어링 원리에 대한 소개와 함께, 현재 당사에서 볼베어링을 사용하여 개발 중인 65마력급 무인기용 터보샤프트 엔진의 고온부 베어링으로 적용하기 위한 가능성 연구를 수행하였다.