Spray Characteristics of the Injector for the APU Gas Tubine Engine at Airplane Operating Conditions

Spray characteristics for APU gas turbine engine are investigated. In the test, four flight conditions such as sea level idle, sea level max power, 20,000 feet idle, 20,000 feet max power are used as spray experimental conditions. Spray visualization was performed by using ND-YAG laser bean PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) was used for measuring the particle diameter and velocity from 20 mm to 100 mm from discharge orifice. From the test result, SMD is $90{\sim}95\;{\mu}m$ 맛 20,000 ft idle condition and SMD is $60{\sim}75\;{\mu}m$ at sea level idle condition. Also SMD is $55{\sim}65\;{\mu}m$ at 20,000 ft max power condition and SMD is $30{\sim}70\;{\mu}m$ at sea level max power condition. In the case of 20,000 ft idle condition, combustion instability could be occurred due to the higher drop diameter. Therefore it is necessary to decrease the droplet diameter in the high altitude condition.

항공기 작동조건에 따른 APU 가스터빈엔진 연료노즐의 분무특성

APU 가스터빈에 적용되는 연료노즐의 분무특성을 확인하였다. 분무시험은 항공기의 비행조건에 따라 4개의 작동조건에 대하여 수행하였으며 각 분무조건은 지상에서의 무부하 및 통합부하 조건과 고도 20,000 feet에서의 무부하 및 통합부하에 대해서 실험을 수행하였다. 분무특성은 레이저 빔을 이용한 가시화와 PDPA 시스템을 이용하여 SMD 및 속도측정을 수행하였으며 노즐출구에서 $20{\sim}100\;mm$지점에서 측정하였다. 연구결과 20,000 feet 무부하 조건의 경우 $90{\sim}95\;{\mu}m$ 정도의 SMD를 나타내었고 지상무부하의 경우 약 $60{\sim}75\;{\mu}m$로 측정되었으며 20,000 feet 통합부하의 경우 약 $55{\sim}65\;{\mu}m$ 지상 통합부하의 경우 $30{\sim}70\;{\mu}m$의 값을 나타내었다. 20,000 feet 무부하의 경우 화염 불안정이 발생할 가능성이 있으므로 연료분무입자의 크기를 감소하는 다양한 노력이 요구된다.