The quality improvement study on the crack of heat exchanger lubricating oil port in military aircraft

The fuel oil/heat exchanger installed in military aircraft is a device that cools the lubricant oil supplied to other devices, such as an AMAD, and a hydraulic pump using the low temperature of the fuel is cracked at the AMAD lubricant inlet port. If a crack in the heat exchanger occurs, the lubricant oil supplied to other equipment is not cooled. Therefore, the flight can no longer be performed. In this study, non-destructive inspection and microscopic examination of the fracture surface of the oil port were performed to analyze the crack tendency. The oil pipe connected to the oil port is a titanium pipe, which is fastened with over torque and has been identified as the leading cause of heat exchanger oil port cracks. In addition, it was verified as the main reason for cracking by finite element analysis. The material and diameter of the pipe were changed to improve this defect, and the applied torque was adjusted. In addition, the bending value of the pipe was adjusted to minimize the fatigue accumulation due to pulsating pressure. As a result, no cracks occurred on the heat exchanger via the ground test after the installation of an improved pipe under the same conditions.

군용항공기 열교환기 윤활유 유입포트 균열개선 연구

군용항공기에 장착되는 연료/오일 열교환기는 연료의 저온을 이용하여 항공기 탑재부품 구동장치나 유압펌프와 같은 다른 장치에 공급되는 윤활유를 냉각시키는 장치로 항공기 탑재부품 구동장치로 연결되는 윤활유 유입포트에 균열이 발생되었다. 만일 열교환기의 균열이 발생될 경우 다른 장치에 공급되는 윤활유 냉각이 이루어지지 않아 더 이상 비행을 할 수 없기 때문에 해당 결함은 항공기 가동률 저하에 큰 원인이 된다. 본 연구에서는 군용항공기 연료/오일 열교환기 항공기 탑재부품 구동장치 오일포트 균열 현상을 개선하기 위해 오일 포트 균열부위 파단면에 대한 비파괴 검사와 현미경 검사를 수행하여 균열에 대한 경향성을 분석하였으며, 열교환기 오일포트에 연결되는 오일 배관은 티타늄 재질의 배관으로 열교환기에 장착 시 과도한 토크로 체결되어 열교환기 균열의 주된 원인으로 확인되어 유한구조해석을 통해 장착 토크 적용 시 열교환기에 과도한 힘이 전달되는 것을 검증하였다. 해당 결함에 대한 개선 방안으로는 항공기 탑재부품 구동장치 오일 포트에 장착되는 배관의 재질과 직경을 변경시켜 적용 토크 값을 열교환기 오일 포트에서 견딜 수 있는 값으로 조정하였으며, 또한 맥동압력으로 인한 피로누적을 최소화시키기 위해 배관의 굽힘값을 조정하였다. 결과적으로, 동일한 조건에서 개선된 배관을 장착하여 지상시험을 통해 열교환기에 균열이 발생되지 않는 것을 확인할 수 있었다.