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KR102697340B1 - Exhaust duct assembly and aircraft using the exhaust duct assembly - Google Patents

Exhaust duct assembly and aircraft using the exhaust duct assembly Download PDF

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KR102697340B1
KR102697340B1 KR1020190180036A KR20190180036A KR102697340B1 KR 102697340 B1 KR102697340 B1 KR 102697340B1 KR 1020190180036 A KR1020190180036 A KR 1020190180036A KR 20190180036 A KR20190180036 A KR 20190180036A KR 102697340 B1 KR102697340 B1 KR 102697340B1
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exhaust
duct
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duct assembly
housing
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주영중
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한화에어로스페이스 주식회사
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract

본 발명의 실시예들은 배기 덕트 어셈블리 및 이를 이용하는 비행체를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리는, 연소 가스가 유입되는 유입부와, 상기 연소 가스가 배기되는 배기부를 구비하는 덕트, 내부에 상기 덕트가 배치되며, 상기 배기부가 삽입되는 장착구를 구비하는 하우징 및 일측이 상기 하우징에 장착되며, 타측이 상기 배기부의 단부가 이동 가능하도록 상기 배기부의 단부를 지지하는 보강 유닛을 포함하는 배기 덕트 어셈블리를 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention include an exhaust duct assembly and an aircraft using the same. An exhaust duct assembly according to one embodiment of the present invention may provide an exhaust duct assembly including a duct having an inlet portion into which combustion gas is introduced and an exhaust portion through which the combustion gas is exhausted, a housing having the duct disposed therein and a mounting hole into which the exhaust portion is inserted, and a reinforcing unit having one end mounted to the housing and the other end supporting an end of the exhaust portion such that the end of the exhaust portion is movable.

Description

배기 덕트 어셈블리 및 이를 이용하는 비행체{EXHAUST DUCT ASSEMBLY AND AIRCRAFT USING THE EXHAUST DUCT ASSEMBLY}{EXHAUST DUCT ASSEMBLY AND AIRCRAFT USING THE EXHAUST DUCT ASSEMBLY}

본 발명의 실시예들은 배기 덕트 어셈블리 및 이를 이용하는 비행체에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an exhaust duct assembly and an aircraft using the same.

배기 덕트는 터보프롭(turbo-prop) 엔진, 터보팬(turbo-fan) 엔진, 터보샤프트(turbo-shaft) 엔진 등에 포함되어, 구동부를 통과한 연소 가스를 외부로 배기시킨다. 배기 덕트는 연소 가스의 이동 방향을 기준으로 저압 터빈(동력 터빈)의 후방에 배치된다. 저압 터빈을 거친 연소 가스는 배기 덕트를 통과하면서 외부로 배기된다.Exhaust ducts are included in turbo-prop engines, turbo-fan engines, turbo-shaft engines, etc., to exhaust combustion gases that have passed through the drive unit to the outside. The exhaust duct is positioned at the rear of the low-pressure turbine (power turbine) based on the direction of movement of the combustion gases. The combustion gases that have passed through the low-pressure turbine are exhausted to the outside while passing through the exhaust duct.

배기 덕트는 고온 및 고압의 연소 가스가 직접 통과함에 따라, 기계하중과 열하중을 복합적으로 받게 된다. 따라서 배기 덕트는 일정한 기준의 구조적 안정성을 만족해야 하며, 특히 고온 및 고압 조건에서의 응력 조건을 만족할 필요가 있다.As the exhaust duct directly passes through the combustion gas at high temperature and pressure, it is subject to a combination of mechanical load and thermal load. Therefore, the exhaust duct must satisfy a certain standard of structural stability, and in particular, it is necessary to satisfy the stress conditions under high temperature and pressure conditions.

일반적으로 배기 덕트는 연소 가스가 통과하는 유로와, 유로를 커버하는 케이스와, 배기 덕트를 다른 구조물에 결합하는 플랜지를 포함한다. 종래의 배기 덕트는 유로와, 케이스와, 플랜지가 용접 또는 볼트를 이용해 서로 고정된다. 따라서, 고온의 배기 가스에 의해 유로가 가열되는 경우, 케이스 및/또는 플랜지에 의해 유로의 팽창이 억제되고, 배기 덕트에 열응력이 축적된다. 이에 따라, 배기 덕트의 구조적 안전성이 나빠지고, 요구되는 시동 횟수 및 운전 시간을 만족할 수 없게 되며, 경우에 따라서는 배기 덕트에 파손이 발생할 수 있다.In general, an exhaust duct includes a path through which combustion gas passes, a case covering the path, and a flange connecting the exhaust duct to another structure. In a conventional exhaust duct, the path, the case, and the flange are fixed to each other by welding or bolts. Therefore, when the path is heated by high-temperature exhaust gas, expansion of the path is suppressed by the case and/or the flange, and thermal stress is accumulated in the exhaust duct. Accordingly, the structural safety of the exhaust duct deteriorates, the required number of starts and operating hours cannot be satisfied, and in some cases, the exhaust duct may be damaged.

전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.The background technology described above is technical information that the inventor possessed for deriving the present invention or acquired during the process of deriving the present invention, and cannot necessarily be considered as publicly known technology disclosed to the general public prior to the application of the present invention.

유럽 등록특허공보 제2492628호European Patent Publication No. 2492628

본 발명의 실시예들은 응력 특성과 수명 특성이 개선된 배기 덕트 어셈블리 및 이를 이용하는 비행체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 다만, 이는 일 예로서, 본 발명의 목적은 이에 한정되지 않는다.The embodiments of the present invention aim to provide an exhaust duct assembly having improved stress characteristics and life characteristics and an aircraft using the same. However, this is merely an example, and the purpose of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리는, 연소 가스가 유입되는 유입부와, 상기 연소 가스가 배기되는 배기부를 구비하는 덕트, 내부에 상기 덕트가 배치되며, 상기 배기부가 삽입되는 장착구를 구비하는 하우징 및 일측이 상기 하우징에 장착되며, 타측이 상기 배기부의 단부가 이동 가능하도록 상기 배기부의 단부를 지지하는 보강 유닛을 포함한다.An exhaust duct assembly according to one embodiment of the present invention comprises: a duct having an inlet portion through which combustion gas is introduced, and an exhaust portion through which the combustion gas is exhausted; a housing having the duct arranged therein and a mounting portion into which the exhaust portion is inserted; and a reinforcing unit having one end mounted to the housing and the other end supporting an end of the exhaust portion such that the end of the exhaust portion is movable.

본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리에 있어서, 상기 배기부는, 상기 연소 가스에서 전달되는 열에 의해서 상기 덕트가 팽창함에 따라, 상기 보강 유닛에 접촉된 상태에서 상기 보강 유닛을 따라 이동할 수 있다.In an exhaust duct assembly according to one embodiment of the present invention, the exhaust section can move along the reinforcement unit while in contact with the reinforcement unit as the duct expands due to heat transferred from the combustion gas.

본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리에 있어서, 상기 보강 유닛은, 상기 배기부의 외주면을 감싸도록 연장되는 커버단, 일측이 상기 커버단의 내주면에 배치되고, 상기 배기부가 삽입되는 내부 공간을 형성하도록 타측이 상기 커버단으로부터 이격되는 가이드 서포터 및 상기 커버단에서 연장되되, 상기 장착구를 커버하도록 상기 하우징에 연결되는 스티프너를 포함할 수 있다.In an exhaust duct assembly according to one embodiment of the present invention, the reinforcing unit may include a cover end that extends to surround an outer surface of the exhaust section, a guide supporter whose one side is arranged on an inner surface of the cover end and whose other side is spaced apart from the cover end to form an internal space into which the exhaust section is inserted, and a stiffener that extends from the cover end and is connected to the housing to cover the mounting hole.

본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리에 있어서, 상기 가이드 서포터는, 상기 커버단의 내주면에 고정되는 제1 단, 상기 제1 단에서 연장되되, 상기 커버단의 내주면에서 이격되는 연결단 및 상기 연결단에서 반경 방향의 내측으로 경사지게 연장되는 제2 단을 구비할 수 있다.In an exhaust duct assembly according to one embodiment of the present invention, the guide supporter may have a first end fixed to the inner surface of the cover end, a connecting end extending from the first end but spaced apart from the inner surface of the cover end, and a second end extending radially inwardly from the connecting end.

본 발명의 다른 실시예에 따른 비행체는, 선단에 배치되는 프로펠러, 구동축을 통해 상기 프로펠러와 연결되는 구동부 및 상기 구동부로부터 토출되는 연소 가스를 외부로 배출하는 배기 덕트 어셈블리를 포함하는 비행체로서, 상기 배기 덕트 어셈블리는, 연소 가스가 유입되는 유입부와, 상기 연소 가스가 배기되는 배기부를 구비하는 덕트, 내부에 상기 덕트가 배치되며, 상기 배기부가 삽입되는 장착구를 구비하는 하우징 및 일측이 상기 하우징에 장착되며, 타측이 상기 배기부의 단부가 이동 가능하도록 상기 배기부의 단부를 지지하는 보강 유닛을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an aircraft includes a propeller disposed at a tip thereof, a driving unit connected to the propeller via a driving shaft, and an exhaust duct assembly for discharging combustion gas discharged from the driving unit to the outside, wherein the exhaust duct assembly may include a duct having an inlet portion through which combustion gas is introduced and an exhaust portion through which the combustion gas is exhausted, a housing having the duct disposed therein and a mounting hole into which the exhaust portion is inserted, and a reinforcing unit having one end mounted to the housing and the other end supporting an end of the exhaust portion such that the end of the exhaust portion is movable.

본 발명의 다른 실시예에 따른 비행체에 있어서, 상기 배기부는, 상기 연소 가스에서 전달되는 열에 의해서 상기 덕트가 팽창함에 따라, 상기 보강 유닛에 접촉된 상태에서 상기 보강 유닛을 따라 이동할 수 있다.In an aircraft according to another embodiment of the present invention, the exhaust section can move along the reinforcement unit while in contact with the reinforcement unit as the duct expands due to heat transferred from the combustion gas.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following detailed description, claims and drawings for practicing the invention.

본 발명의 실시예들에 따른 배기 덕트 어셈블리 및 이를 이용하는 비행체는, 하우징과, 덕트와, 보강 부재 사이의 자유도를 확보하여, 엔진 가동 중 배기 덕트에 발생하는 열응력을 최소화하는 배기 덕트 어셈블리 및 이를 이용하는 비행체를 제공할 수 있다.An exhaust duct assembly according to embodiments of the present invention and an aircraft using the same can provide an exhaust duct assembly that secures a degree of freedom between a housing, a duct, and a reinforcing member, thereby minimizing thermal stress occurring in an exhaust duct during engine operation, and an aircraft using the same.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리가 적용되는 엔진의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 배기 덕트 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 하우징을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 배기 덕트를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 2의 V-V를 따른 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트의 응력 분포를 나타내는 도면이다.
FIG. 1 is a drawing showing an example of an engine to which an exhaust duct assembly according to one embodiment of the present invention is applied.
Figure 2 is a drawing showing the exhaust duct assembly of Figure 1.
Figure 3 is a drawing showing the housing of Figure 2.
Figure 4 is a drawing showing the exhaust duct of Figure 2.
Figures 5 and 6 are cross-sectional views along line VV of Figure 2.
FIGS. 7a and 7b are drawings showing stress distribution in a duct according to one embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.The present invention can be modified in various ways and has various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the description of the invention. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, but should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In describing the present invention, the same identification numbers are used for the same components even though they are illustrated in different embodiments.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only to distinguish one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. In this application, the terms "comprise" or "have" and the like are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the specification, but should be understood to not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention illustrated in the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리(10)가 적용되는 엔진(1)의 일 예를 나타내는 도면이다. FIG. 1 is a drawing showing an example of an engine (1) to which an exhaust duct assembly (10) according to one embodiment of the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리(10)는 비행체의 엔진(1)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 엔진(1)은 터보프롭(turbo-prop) 엔진일 수 있다. 엔진(1)은 배기 덕트 어셈블리(10)와, 저압 터빈(동력 터빈; 20)과, 고압 터빈(30)과, 연소기(40)와, 압축기(50)와, 흡기 덕트(60)와, 나셀(nacelle; 70)과, 프로펠러(80)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an exhaust duct assembly (10) according to one embodiment of the present invention may be applied to an engine (1) of an aircraft. For example, the engine (1) may be a turbo-prop engine. The engine (1) may include an exhaust duct assembly (10), a low-pressure turbine (power turbine; 20), a high-pressure turbine (30), a combustor (40), a compressor (50), an intake duct (60), a nacelle (70), and a propeller (80).

먼저, 흡기 덕트(60)를 통해 나셀(70)의 내부로 유입된 외부 공기는 압축기(50)와 연소기(40)를 거쳐, 고온 및 고압의 상태가 된다. 다음, 외부 공기는 고압 터빈(30)을 거쳐 팽창하여, 저압 터빈(20)으로 공급된다. 공급된 외부 공기에 의해 저압 터빈(20)이 구동되고, 저압 터빈(20)과 구동축을 통해 연결된 프로펠러(80)가 회전하게 된다. 그리고 저압 터빈(20)을 빠져나간 외부 공기는 배기 덕트 어셈블리(10)를 통해 외부로 배기된다.First, the outside air that is drawn into the inside of the nacelle (70) through the intake duct (60) passes through the compressor (50) and the combustor (40) and becomes a state of high temperature and high pressure. Next, the outside air expands through the high pressure turbine (30) and is supplied to the low pressure turbine (20). The low pressure turbine (20) is driven by the supplied outside air, and the propeller (80) connected to the low pressure turbine (20) through the drive shaft rotates. Then, the outside air that has exited the low pressure turbine (20) is exhausted to the outside through the exhaust duct assembly (10).

배기 덕트 어셈블리(10)는 나셀(70)의 내부에 배치되어, 저압 터빈(20)을 통과한 외부 공기를 외부로 배기하는 역할을 한다. 또한, 배기 덕트 어셈블리(10)의 내부에는 구동축 및/또는 저압 터빈(20)의 일부가 배치될 수 있다.The exhaust duct assembly (10) is arranged inside the nacelle (70) and serves to exhaust outside air that has passed through the low-pressure turbine (20) to the outside. In addition, a drive shaft and/or a part of the low-pressure turbine (20) may be arranged inside the exhaust duct assembly (10).

도 2는 도 1의 배기 덕트 어셈블리(10)를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 하우징(100)을 나타내는 도면으로, 보다 구체적으로 하우징(100)의 평면도이다.FIG. 2 is a drawing showing the exhaust duct assembly (10) of FIG. 1, and FIG. 3 is a drawing showing the housing (100) of FIG. 2, and more specifically, a plan view of the housing (100).

도 2 및 도 3을 참조하면, 배기 덕트 어셈블리(10)는 하우징(100)과, 덕트(200)와, 보강 유닛(300)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the exhaust duct assembly (10) may include a housing (100), a duct (200), and a reinforcement unit (300).

하우징(100)은 배기 덕트 어셈블리(10)를 나셀(70)의 일측에 고정하고, 다른 부재와의 간섭 또는 충돌 등을 방지할 수 있다. 하우징(100)은 바디(110)와, 플랜지(120)와, 장착구(130)를 포함할 수 있다.The housing (100) can secure the exhaust duct assembly (10) to one side of the nacelle (70) and prevent interference or collision with other members. The housing (100) can include a body (110), a flange (120), and a mounting hole (130).

바디(110)는 원통 형상을 가지며, 내부에 덕트(200)가 배치되는 내부 공간을 구비한다. 바디(110)는 길이 방향, 예를 들어, 도 3의 X축 방향으로 중심축 AX1을 갖는다. 바디(110)는 일체로 형성되거나, 복수개의 세그먼트(segment)가 결합되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 바디(110)는 원주 방향을 따라 소정의 개수로 분할된 파트들이 결합되어 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 일체로 형성된 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.The body (110) has a cylindrical shape and has an internal space in which a duct (200) is arranged. The body (110) has a central axis AX1 in the longitudinal direction, for example, the X-axis direction of FIG. 3. The body (110) may be formed integrally, or may be formed by combining a plurality of segments. For example, the body (110) may be formed by combining parts divided into a predetermined number along the circumferential direction. However, for the convenience of explanation, the following description will focus on an embodiment formed integrally.

플랜지(120)는 바디(110)의 양단에 각각 형성되며, 일면에 복수개의 관통공이 형성된다. 상기 관통공을 통해 플랜지(120)는 다른 부재와 볼트 체결되거나 용접 결합되어 나셀(70)에 고정될 수 있다.A flange (120) is formed at each end of the body (110), and a plurality of through holes are formed on one side. Through the through holes, the flange (120) can be bolted or welded to another member and fixed to the nacelle (70).

장착구(130)는 바디(110)의 일측에 형성된다. 장착구(130)는 덕트(200)의 배기부가 삽입될 수 있도록 절개(cut out)되어 형성될 수 있다. 장착구(130)의 형상 또는 개수는 특별히 한정하지 않으며, 삽입되는 배기부의 형상과 개수에 대응될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이, 하우징(100)의 중심축 AX1을 기준으로 대칭되도록 2개의 장착구(130)가 형성될 수 있다. 또한, 평면에서 보았을 때, 장착구(130)는 바디(110)의 외주면으로부터 중심축 AX1을 향해 함몰되는 형상을 가질 수 있다.The mounting hole (130) is formed on one side of the body (110). The mounting hole (130) may be formed by being cut out so that the exhaust part of the duct (200) can be inserted. The shape or number of the mounting holes (130) is not particularly limited and may correspond to the shape and number of the exhaust part to be inserted. For example, as shown in FIG. 3, two mounting holes (130) may be formed symmetrically with respect to the central axis AX1 of the housing (100). In addition, when viewed in a plan view, the mounting hole (130) may have a shape that is sunken from the outer surface of the body (110) toward the central axis AX1.

장착구(130)의 최대 외경은 배기부의 최대 외경보다 클 수 있다. 이에 따라, 배기부가 장착구(130)에 용이하게 삽입될 수 있다. 또한, 연소 가스에 의해 배기부가 팽창되는 것을 허용하여, 덕트(200)에 과도한 열 응력이 발생하는 것을 방지할 수 있다.The maximum outer diameter of the mounting hole (130) may be larger than the maximum outer diameter of the exhaust part. Accordingly, the exhaust part can be easily inserted into the mounting hole (130). In addition, by allowing the exhaust part to expand due to combustion gas, excessive thermal stress can be prevented from occurring in the duct (200).

도 4는 도 2의 덕트(200)를 나타내는 도면으로, 보다 구체적으로 덕트(200)의 평면도이다.Fig. 4 is a drawing showing the duct (200) of Fig. 2, and more specifically, is a plan view of the duct (200).

도 4를 참조하면, 덕트(200)는 하우징(100)의 내부에 배치되며, 저압 터빈(20)을 통과한 연소 가스가 외부로 배기되는 유로를 구비한다. 저압 터빈(20)을 통과한 연소 가스는 덕트(200)로 유입되어 외부로 배기된다. 덕트(200)는 중심축 AX1를 중심으로 대칭인 형상을 가질 수 있다. Referring to FIG. 4, a duct (200) is arranged inside the housing (100) and has a path through which combustion gas passing through the low-pressure turbine (20) is exhausted to the outside. Combustion gas passing through the low-pressure turbine (20) flows into the duct (200) and is exhausted to the outside. The duct (200) may have a shape that is symmetrical about the central axis AX1.

덕트(200)는 유입부(210)와, 제1 배기부(220)와, 제1 유로(230)와, 제2 배기부(240)와, 제2 유로(250)와, 함몰부(260)를 포함할 수 있다.The duct (200) may include an inlet (210), a first exhaust (220), a first flow path (230), a second exhaust (240), a second flow path (250), and a recessed portion (260).

유입부(210)는 저압 터빈(20)을 통과한 연소 가스가 유입되는 내부 공간을 구비한다. 유입부(210)는 환형의 유입구(211)를 가진다. 유입부(210)로 유입된 연소 가스는 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)로 유동한다.The inlet (210) has an internal space into which combustion gas passing through the low-pressure turbine (20) flows. The inlet (210) has an annular inlet (211). The combustion gas flowing into the inlet (210) flows to the first exhaust (220) and the second exhaust (240).

제1 배기부(220)는 유입부(210)로부터 일측으로 연장 형성된다. 제1 배기부(220)는 원통형의 제1 배기구(221)를 가진다. 일 실시예로, 제1 배기구(221)의 직경은 유입구(211)의 직경보다 작을 수 있다. 제1 배기부(220)는 중심축 AX2를 가질 수 있다. 제1 배기부(220)는 유입부(210)와 연통(communicated)되어, 제1 유로(230)를 형성한다.The first exhaust section (220) is formed to extend to one side from the inlet section (210). The first exhaust section (220) has a cylindrical first exhaust port (221). In one embodiment, the diameter of the first exhaust port (221) may be smaller than the diameter of the inlet section (211). The first exhaust section (220) may have a central axis AX2. The first exhaust section (220) is communicated with the inlet section (210) to form a first flow path (230).

도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 배기부(220)는 하우징(100)의 장착구(130)에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 제1 배기부(220)는 일측에 형성된 장착구(130)에 삽입될 수 있다. 일 실시예로, 제1 배기부(220)의 최대 외경은 장착구(130)의 최대 외경보다 작을 수 있다. 즉, 제1 배기부(220)의 외주면과 장착구(130)의 내주면 사이에는 유격이 형성될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 고온의 연소 가스에 의해 덕트(200)가 팽창되는 것을 허용하여, 덕트(200)에 과도한 열응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIGS. 2, 3, and 4, the first exhaust part (220) may be inserted into the mounting hole (130) of the housing (100). For example, the first exhaust part (220) may be inserted into the mounting hole (130) formed on one side. In one embodiment, the maximum outer diameter of the first exhaust part (220) may be smaller than the maximum outer diameter of the mounting hole (130). That is, a gap may be formed between the outer surface of the first exhaust part (220) and the inner surface of the mounting hole (130). Through this configuration, it is possible to prevent excessive thermal stress from being concentrated on the duct (200) by allowing the duct (200) to expand due to high-temperature combustion gas.

제1 유로(230)는 유입부(210)와 제1 배기부(220)에 의해 구획되는 영역으로, 연소 가스가 유동하는 내부 공간이다. 예를 들어 도 4의 화살표로 나타낸 바와 같이 연소 가스는 유입부(210)로 유입된 다음, 제1 유로(230)를 통과하여 제1 배기부(220)를 통해 외부로 배기될 수 있다.The first flow path (230) is a region divided by the inlet (210) and the first exhaust (220), and is an internal space in which combustion gas flows. For example, as indicated by the arrow in Fig. 4, combustion gas may flow into the inlet (210), then pass through the first flow path (230) and be exhausted to the outside through the first exhaust (220).

제2 배기부(240)는 유입부(210)로부터 타측으로 연장 형성된다. 즉, 제2 배기부(240)는 제1 배기부(220)와 다른 방향으로 분기될 수 있다. 제2 배기부(240)는 환형의 제2 배기구(241)를 가진다. 일 실시예로, 제2 배기구(241)의 직경은 유입구(211)의 직경보다 작을 수 있다. 제2 배기부(240)는 중심축 AX3를 가질 수 있다. 제2 배기부(240)는 중심축 AX1를 중심으로 제1 배기부(220)와 대칭되도록 배치될 수 있다. 제2 배기부(240)는 유입부(210)와 연통되어 제2 유로(250)를 형성한다.The second exhaust section (240) is formed to extend from the inlet section (210) to the other side. That is, the second exhaust section (240) may branch in a different direction from the first exhaust section (220). The second exhaust section (240) has an annular second exhaust port (241). In one embodiment, the diameter of the second exhaust port (241) may be smaller than the diameter of the inlet section (211). The second exhaust section (240) may have a central axis AX3. The second exhaust section (240) may be arranged symmetrically with the first exhaust section (220) about the central axis AX1. The second exhaust section (240) is in communication with the inlet section (210) to form a second flow path (250).

도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제2 배기부(240)는 하우징(100)의 장착구(130)에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 제2 배기부(240)는 타측에 형성된 장착구(130)에 삽입될 수 있다. 일 실시예로, 제2 배기부(240)의 최대 외경은 장착구(130)의 최대 외경보다 작을 수 있다. 즉, 제2 배기부(240)의 외주면과 장착구(130)의 내주면 사이에는 유격이 형성될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 고온의 연소 가스에 의해 덕트(200)가 팽창되는 것을 허용하여, 덕트(200)에 과도한 열응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 제2 배기부(240)는 제1 배기부(220)와 함께 배기 덕트 어셈블리(10)의 배기부를 구성한다. 이하, 특별한 언급이 없는 한, 배기부는 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)를 포함하는 의미일 수 있다.Referring to FIGS. 2, 3, and 4, the second exhaust part (240) may be inserted into the mounting hole (130) of the housing (100). For example, the second exhaust part (240) may be inserted into the mounting hole (130) formed on the other side. In one embodiment, the maximum outer diameter of the second exhaust part (240) may be smaller than the maximum outer diameter of the mounting hole (130). That is, a gap may be formed between the outer surface of the second exhaust part (240) and the inner surface of the mounting hole (130). Through this configuration, it is possible to prevent excessive thermal stress from being concentrated on the duct (200) by allowing the duct (200) to expand due to high-temperature combustion gas. The second exhaust part (240) constitutes the exhaust part of the exhaust duct assembly (10) together with the first exhaust part (220). Hereinafter, unless otherwise specified, the exhaust section may mean a first exhaust section (220) and a second exhaust section (240).

제2 유로(250)는 유입부(210)와 제2 배기부(240)에 의해 구획되는 영역으로, 연소 가스가 유동하는 내부 공간이다. 예를 들어, 도 4의 화살표로 나타낸 바와 같이, 연소 가스는 유입부(210)로 유입된 다음, 제2 유로(250)를 통과하여 제2 배기부(240)를 통해 외부로 배기될 수 있다.The second passage (250) is a region divided by the inlet (210) and the second exhaust (240), and is an internal space in which combustion gas flows. For example, as indicated by the arrow in Fig. 4, combustion gas may be introduced into the inlet (210), then pass through the second passage (250) and be exhausted to the outside through the second exhaust (240).

함몰부(260)는 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)의 사이에 형성될 수 있다. 함몰부(260)는 연소 가스의 유입 방향을 향해 함몰되어 형성된다. 함몰부(260)는 연소 가스의 유입 방향을 향해 최선단에 형성되는 스플리터(도면 부호 미도시)를 포함한다. 상기 스플리터에 의해 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)가 구획된다. 그리고 저압 터빈(20)을 통과한 연소 가스는 유입부(210)로 유입된 다음, 바로 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)로 유동하거나, 상기 스플리터와 충돌한 다음 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)로 갈라져 유동할 수 있다.The recessed portion (260) may be formed between the first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240). The recessed portion (260) is formed by being recessed toward the direction in which combustion gas flows in. The recessed portion (260) includes a splitter (not shown in the drawing) formed at the leading edge toward the direction in which combustion gas flows in. The first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240) are partitioned by the splitter. Then, the combustion gas passing through the low-pressure turbine (20) may flow into the inlet portion (210) and then directly flow into the first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240), or may collide with the splitter and then flow by being split into the first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240).

도 2를 참조하면, 덕트(200)는 중심축 AX1와 동축(coaxial)으로 형성되는 보어(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 보어는 유입부(210)와 함몰부(260)의 사이에 형성되는 내부 공간으로 정의될 수 있다. 상기 보어의 입구는 유입부(210)의 내부에 위치할 수 있다. 즉, 상기 보어의 입구는 일 방향, 예를 들어, 도 4의 X축 방향으로 유입구(211)보다 내측에 위치할 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 보어의 내부에는 저압 터빈(20) 및/또는 저압 터빈(20)과 프로펠러(80)를 연결하는 구동축이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 2, the duct (200) may have a bore (not shown) formed coaxially with the central axis AX1. The bore may be defined as an internal space formed between the inlet (210) and the recessed portion (260). The inlet of the bore may be located inside the inlet (210). That is, the inlet of the bore may be located inside the inlet (211) in one direction, for example, in the X-axis direction of FIG. 4. Referring to FIG. 1, a low-pressure turbine (20) and/or a drive shaft connecting the low-pressure turbine (20) and the propeller (80) may be arranged inside the bore.

덕트(200)의 외주면은 하우징(100)의 내주면과 적어도 일부 영역에서 유격을 형성할 수 있다. 예를 들어, 덕트(200)의 유입부(210)의 외주면은 하우징(100)의 내주면과 접촉하되, 도 2에 나타낸 바와 같이, 덕트(200)의 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)의 외주면은 하우징(100)의 내주면과 이격될 수 있다. 이에 따라, 덕트(200)의 열팽창이 하우징(100)에 의해 구속되어, 덕트(200)에 과도한 열응력이 발생하는 것을 방지할 수 있다.The outer surface of the duct (200) may form a gap with the inner surface of the housing (100) in at least a portion of the area. For example, the outer surface of the inlet portion (210) of the duct (200) may be in contact with the inner surface of the housing (100), but as shown in FIG. 2, the outer surfaces of the first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240) of the duct (200) may be spaced apart from the inner surface of the housing (100). Accordingly, the thermal expansion of the duct (200) may be restricted by the housing (100), thereby preventing excessive thermal stress from occurring in the duct (200).

본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리(10)는 보강 유닛(300)을 포함할 수 있다. 보강 유닛(300)은 하우징(100)과, 덕트(200)의 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)에 배치되어, 덕트(200)의 기밀을 유지하고, 배기 덕트 어셈블리(10)를 다른 부재에 결합하는데 이용될 수 있다.An exhaust duct assembly (10) according to one embodiment of the present invention may include a reinforcing unit (300). The reinforcing unit (300) may be arranged in the housing (100) and the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240) of the duct (200), and may be used to maintain the airtightness of the duct (200) and to connect the exhaust duct assembly (10) to another member.

보강 유닛(300)은 커버단(310)과, 가이드 서포터(guide supporter; 320)와, 스티프너(stiffener; 330)를 포함할 수 있다.The reinforcement unit (300) may include a cover section (310), a guide supporter (320), and a stiffener (330).

도 5 및 도 6은 도 2의 V-V를 따른 단면도로서, 보다 구체적으로, 도 5는 덕트(200)가 팽창하기 전의 상태이고, 도 6은 덕트(200)가 팽창한 상태를 나타낸다.FIG. 5 and FIG. 6 are cross-sectional views taken along line V-V of FIG. 2. More specifically, FIG. 5 shows a state before the duct (200) expands, and FIG. 6 shows a state after the duct (200) expands.

도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 커버단(310)은 덕트(200)의 외주면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 커버단(310)은 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)의 원주 방향을 따라, 외주면에 연속적으로 배치되도록 고리 형상을 가질 수 있다. 또한, 커버단(310)의 일단은 덕트(200)의 외주면에 배치되고, 타단은 반경 방향 외측으로 굴곡된 형상을 가질 수 있다. 굴곡된 부분은 다른 부재와 결합될 수 있다. Referring to FIGS. 2, 5, and 6, the cover section (310) may be arranged on the outer surface of the duct (200). For example, the cover section (310) may have a ring shape so as to be arranged continuously on the outer surface along the circumferential direction of the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240). In addition, one end of the cover section (310) may be arranged on the outer surface of the duct (200), and the other end may have a shape that is bent radially outward. The bent portion may be combined with another member.

가이드 서포터(320)는 덕트(200)의 움직임, 특히 길이 방향으로의 움직임을 가이드한다. 가이드 서포터(320)는 커버단(310)의 내측에 결합된다. The guide supporter (320) guides the movement of the duct (200), particularly the movement in the longitudinal direction. The guide supporter (320) is coupled to the inner side of the cover section (310).

예를 들어, 가이드 서포터(320)의 일단은 커버단(310)의 내주면에 결합되고, 타단은 소정의 각도로 굴곡될 수 있다. 가이드 서포터(320)는 커버단(310)의 내주면과 제1 거리 d1만큼 이격되어, 커버단(310)과의 사이에 내부 공간을 형성한다. 그리고 덕트(200)의 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)는 커버단(310)과 가이드 서포터(320)의 사이에 형성된 내부 공간에 삽입될 수 있다. 여기서, 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)의 두께(d2)는 제1 거리(d1)보다 작을 수 있다.For example, one end of the guide supporter (320) may be coupled to the inner surface of the cover section (310), and the other end may be bent at a predetermined angle. The guide supporter (320) may be spaced apart from the inner surface of the cover section (310) by a first distance d1 to form an internal space between the guide supporter and the cover section (310). In addition, the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240) of the duct (200) may be inserted into the internal space formed between the cover section (310) and the guide supporter (320). Here, the thickness (d2) of the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240) may be smaller than the first distance (d1).

가이드 서포터(320)는 제1 단(321)과, 연결단(322)과, 제2 단(323)을 포함할 수 있다.The guide supporter (320) may include a first end (321), a connecting end (322), and a second end (323).

제1 단(321)은 커버단(310)의 내주면과 결합되는 부분으로, 커버단(310)과 가이드 서포터(320)를 연결한다. The first section (321) is a section that is joined to the inner surface of the cover section (310) and connects the cover section (310) and the guide supporter (320).

연결단(322)은 제1 단(321)으로부터 일측으로 연장 형성된다. 예를 들어, 연결단(322)은 제1 단(321)으로부터 소정의 각도로 기울여져 연장되고, 각 배기부(220, 240)의 중심축 AX2, AX3를 따라, 아래를 향해 연장되는 형상을 가질 수 있다. 연결단(322)은 커버단(310)의 내주면과 제1 거리(d1)만큼 이격될 수 있다. 이에 따라, 커버단(310)과 가이드 서포터(320) 사이에는 제1 거리(d1)만큼의 두께를 갖는 환형의 내부 공간이 형성된다. 그리고 커버단(310)과 가이드 서포터(320) 사이에는 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)가 삽입될 수 있다.The connecting end (322) is formed to extend from the first end (321) to one side. For example, the connecting end (322) may be extended from the first end (321) at a predetermined angle and may have a shape extending downward along the central axes AX2 and AX3 of each exhaust section (220, 240). The connecting end (322) may be spaced apart from the inner surface of the cover section (310) by a first distance (d1). Accordingly, an annular internal space having a thickness of the first distance (d1) is formed between the cover section (310) and the guide supporter (320). In addition, the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240) may be inserted between the cover section (310) and the guide supporter (320).

일 실시예로, 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)의 두께(d2)는 제1 거리(d1)보다 작을 수 있다. 따라서, 보강 유닛(300)이 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)에 용이하게 삽입될 수 있다. 또한, 연소 가스가 덕트(200)로 유입되어, 덕트(200)의 온도가 상승함에 따라 덕트(200)가 팽창하더라도, 덕트(200)와 보강 유닛(300) 사이에 여유가 존재한다.In one embodiment, the thickness (d2) of the first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240) may be smaller than the first distance (d1). Accordingly, the reinforcing unit (300) may be easily inserted into the first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240). In addition, even if the duct (200) expands as the combustion gas flows into the duct (200) and the temperature of the duct (200) rises, there is a gap between the duct (200) and the reinforcing unit (300).

예를 들어, 도 5를 참조하면, 연소 가스가 덕트(200)로 유입되기 전, 덕트(200)의 두께, 즉, 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)의 두께는 d2이다. 또한, 보강 유닛(300)은 소정의 깊이만큼 덕트(200)의 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)의 단부에 삽입될 수 있다. 이 상태에서, 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)는 보강 유닛(300)의 일면, 예를 들어, 커버단(310)의 내주면과 접촉 상태일 수 있다.For example, referring to FIG. 5, before the combustion gas flows into the duct (200), the thickness of the duct (200), that is, the thickness of the first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240), is d2. In addition, the reinforcing unit (300) may be inserted into the ends of the first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240) of the duct (200) to a predetermined depth. In this state, the first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240) may be in contact with one surface of the reinforcing unit (300), for example, the inner surface of the cover end (310).

다음, 연소 가스가 덕트(200)로 유입됨에 따라 덕트(200)의 온도가 상승하면, 덕트(200)가 팽창하게 된다. 예를 들어, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)의 단부가 길이 방향으로 팽창하게 된다. 이때, 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)의 두께(d2)는 커버단(310)과 가이드 서포터(320)의 사이에 형성된 내부 공간의 간격인 제1 거리(d1)보다 작다. 따라서, 덕트(200)가 팽창하더라도, 제1 배기부(220)와 제2 배기부(240)는 상기 내부 공간에서 용이하게 슬라이딩할 수 있다.Next, when the temperature of the duct (200) rises as the combustion gas flows into the duct (200), the duct (200) expands. For example, as shown in FIG. 6, the ends of the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240) expand in the longitudinal direction. At this time, the thickness (d2) of the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240) is smaller than the first distance (d1), which is the interval of the internal space formed between the cover section (310) and the guide supporter (320). Therefore, even if the duct (200) expands, the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240) can easily slide in the internal space.

다른 실시예로, 제1 거리(d1)는 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)의 두께(d2)보다 작을 수 있다. 또한, 가이드 서포터(320)는 탄성이 있는 금속 플레이트일 수 있다. 이에 따라, 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)에 가이드 서포터(320)가 삽입되는 과정에서, 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)의 단부가 가이드 서포터(320)의 제2 단(323)과 접촉됨에 따라, 가이드 서포터(320)가 일측으로 벌어진다. 즉, 제1 단(321)이 커버단(310)의 내주면에 결합된 상태에서, 연결단(322)이 반경 방향 내측으로 벌어진다. 이에 따라, 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)의 단부는 커버단(310)과 가이드 서포터(320)의 사이에 보다 확실하게 삽입될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 덕트(200)의 열팽창에 따라 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)의 단부가 길이 방향으로 팽창하는 것을 허용하면서, 반경 방향으로 이탈되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.In another embodiment, the first distance (d1) may be smaller than the thickness (d2) of the first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240). In addition, the guide supporter (320) may be an elastic metal plate. Accordingly, in the process of inserting the guide supporter (320) into the first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240), as the ends of the first exhaust portion (220) and the second exhaust portion (240) come into contact with the second end (323) of the guide supporter (320), the guide supporter (320) is spread to one side. That is, in a state where the first end (321) is coupled to the inner surface of the cover end (310), the connection end (322) is spread radially inward. Accordingly, the ends of the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240) can be more reliably inserted between the cover section (310) and the guide supporter (320). Through this configuration, the ends of the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240) can be allowed to expand in the longitudinal direction according to the thermal expansion of the duct (200), while being more reliably prevented from being deviated in the radial direction.

제2 단(323)은 연결단(322)으로부터 반경 방향 내측을 향해 굴곡되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 단(323)은 소정의 각도 θ만큼 경사지도록 연결단(322)으로부터 연장 형성될 수 있다. θ의 범위는 특별히 한정하지 않으나, 15° 이상 60° 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, θ의 범위는 30° 이상 45° 이하일 수 있다. 이에 따라, 보강 유닛(300)이 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)의 단부에 삽입될 때, 보다 용이하게 삽입될 수 있다.The second end (323) may be formed to be bent radially inward from the connecting end (322). For example, as shown in FIG. 5, the second end (323) may be formed to extend from the connecting end (322) so as to be inclined at a predetermined angle θ. The range of θ is not particularly limited, but may be 15° or more and 60° or less. More specifically, the range of θ may be 30° or more and 45° or less. Accordingly, when the reinforcing unit (300) is inserted into the ends of the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240), the insertion may be easier.

다른 실시예로, 복수개의 가이드 서포터(320)가 배기부의 외주면을 따라 불연속적으로 배치될 수 있다. 즉, 전술한 실시예처럼 가이드 서포터(320)가 배기부의 외주면을 따라 원환상으로 연속적으로 배치되는 것이 아니라, 세그먼트화된 가이드 서포터(320)가 소정의 각도로 이격되어 복수개 배치될 수 있다. 이에 따라, 각각의 가이드 서포터(320) 사이에 배치된 덕트(200)의 자유도를 한층 더 확보하여, 덕트(200)의 열응력을 보다 감소시킬 수 있다.In another embodiment, a plurality of guide supporters (320) may be arranged discontinuously along the outer surface of the exhaust section. That is, instead of the guide supporters (320) being arranged continuously in a circular shape along the outer surface of the exhaust section as in the above-described embodiment, a plurality of segmented guide supporters (320) may be arranged spaced apart at a predetermined angle. Accordingly, the degree of freedom of the duct (200) arranged between each guide supporter (320) can be further secured, thereby further reducing the thermal stress of the duct (200).

스티프너(330)는 하우징(100)의 외주면과, 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)의 외주면에 배치된다. 예를 들어, 도 2, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 스티프너(330)의 일측은 장착구(130)와 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)의 결합 부분에 배치되고, 타측은 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)의 원주 방향을 따라 그의 외주면에 배치된다. 이에 따라, 스티프너(330)는 하우징(100)과 덕트(200) 사이의 기밀을 유지할 수 있다.The stiffener (330) is arranged on the outer surface of the housing (100) and the outer surface of the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240). For example, as shown in FIGS. 2, 5, and 6, one side of the stiffener (330) is arranged at the joint portion of the mounting hole (130) and the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240), and the other side is arranged on the outer surface thereof along the circumferential direction of the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240). Accordingly, the stiffener (330) can maintain airtightness between the housing (100) and the duct (200).

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 스티프너(330)는 덕트(200)의 상대 이동을 허용하도록 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)의 외주면에 배치될 수 있다. 또한, 스티프너(330)의 일측은 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)와 접촉되고, 타측은 제1 배기부(220) 및 제2 배기부(240)로부터 이격될 수 있다. 이에 따라, 덕트(200)의 온도가 상승하여 팽창하더라도, 보강 유닛(300)에 대한 덕트(200)의 상대 이동을 보다 확실하게 보장할 수 있다.As shown in FIGS. 5 and 6, the stiffener (330) may be arranged on the outer surface of the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240) to allow relative movement of the duct (200). In addition, one side of the stiffener (330) may be in contact with the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240), and the other side may be spaced from the first exhaust section (220) and the second exhaust section (240). Accordingly, even if the temperature of the duct (200) rises and expands, the relative movement of the duct (200) with respect to the reinforcement unit (300) can be more reliably ensured.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리(10)는 하우징(100)과 덕트(200)가 서로 밀착되는 것이 아니라, 소정의 간격으로 이격된 상태로 결합될 수 있다. 또한, 덕트(200)와 보강 유닛(300)을 용접 결합 또는 볼트 체결하는 것이 아니라, 덕트(200)가 보강 유닛(300)에 대해 상대 이동하도록 구성된다. 이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리(10)는 구성요소 간의 자유도를 높일 수 있다. 따라서, 덕트(200)가 가열되어 팽창되는 것이 하우징(100) 또는 보강 유닛(300)에 의해 억제되지 않아, 덕트(200)에 과도한 열응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.In this way, the exhaust duct assembly (10) according to one embodiment of the present invention can be coupled such that the housing (100) and the duct (200) are not in close contact with each other, but are spaced apart from each other by a predetermined interval. In addition, the duct (200) and the reinforcing unit (300) are not welded or bolted together, but are configured such that the duct (200) moves relative to the reinforcing unit (300). Through this configuration, the exhaust duct assembly (10) according to one embodiment of the present invention can increase the degree of freedom between the components. Accordingly, since the duct (200) is not suppressed from being heated and expanded by the housing (100) or the reinforcing unit (300), excessive thermal stress can be prevented from being concentrated on the duct (200).

도 5 및 도 6에는 덕트(200)가 길이 방향으로 팽창하는 경우만을 나타냈으나, 온도의 상승에 따라 덕트(200)가 전 방향으로 팽창할 수 있다. 이러한 경우에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리(10)는 하우징(100)과, 덕트(200)와, 보강 유닛(300) 간의 충분한 유격을 확보하면서, 동시에 덕트(200)가 보강 유닛(300)에 대해 상대 이동(슬라이딩)할 수 있도록 구성되어 있어, 덕트(200)의 충분한 자유도를 확보할 수 있다. 이에 따라, 덕트(200)에 과도한 열응력이 집중되는 것을 방지하여, 배기 덕트 어셈블리(10)의 구조적 안정성을 확보할 수 있다.In FIGS. 5 and 6, only the case where the duct (200) expands in the longitudinal direction is shown, but the duct (200) may expand in all directions as the temperature rises. Even in this case, the exhaust duct assembly (10) according to one embodiment of the present invention is configured so that sufficient clearance is secured between the housing (100), the duct (200), and the reinforcing unit (300), while at the same time allowing the duct (200) to move (slide) relative to the reinforcing unit (300), thereby securing sufficient freedom of the duct (200). Accordingly, the structural stability of the exhaust duct assembly (10) can be secured by preventing excessive thermal stress from being concentrated on the duct (200).

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트(200)의 응력 분포를 나타내는 도면이다.FIGS. 7a and 7b are drawings showing the stress distribution of a duct (200) according to one embodiment of the present invention.

도 7a는 덕트와 보강 부재가 용접 결합된 종래의 덕트를 나타내고, 도 7b는 우측 도면은 덕트(200)가 보강 유닛(300)에 대해 슬라이딩할 수 있도록 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트(200)를 나타낸다.FIG. 7a shows a conventional duct in which a duct and a reinforcing member are welded together, and FIG. 7b shows a duct (200) according to one embodiment of the present invention in which the duct (200) is configured to slide relative to a reinforcing unit (300).

도 7a에 나타낸 Point A는 유입되는 연소 가스와 충돌하여, 연소 가스 각각의 배기부로 분리되는 영역인 스플리터이고, Point B는 연소 가스와 배기부의 충돌이 가장 잦은 영역이다. 즉, Point A와 Point B는 고온 및 고압의 연소 가스가 덕트와 직접 충돌하는 영역으로서, 덕트에 있어서 가장 큰 열응력이 발생하는 영역이다. Point A shown in Fig. 7a is a splitter, which is an area where the combustion gas collides with the incoming combustion gas and is separated into each exhaust section, and Point B is an area where the combustion gas and exhaust section collide most frequently. In other words, Point A and Point B are areas where high-temperature and high-pressure combustion gas directly collides with the duct, and are areas where the greatest thermal stress occurs in the duct.

고온 및 고압의 연소 가스가 덕트와 충돌함에 따라, 덕트의 온도가 상승하여, 덕트가 팽창하게 된다. 그런데 종래의 덕트의 경우, 하우징과 밀착되어 결합되며, 보강 유닛과 용접 결합되기 때문에, 덕트의 팽창이 구속된다. 이에 따라, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 종래의 덕트의 경우, Point A와 Point B에서 높은 열응력이 나타나는 것을 알 수 있다.As the high temperature and high pressure combustion gas collides with the duct, the temperature of the duct rises, causing the duct to expand. However, in the case of the conventional duct, since it is tightly connected to the housing and welded to the reinforcing unit, the expansion of the duct is restricted. Accordingly, as shown in Fig. 7a, it can be seen that in the case of the conventional duct, high thermal stress appears at Point A and Point B.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 덕트(200)는, Point A와 Point B에서도 낮은 열응력을 나타내는 것을 알 수 있다. 이는, 전술한 바와 같이, 덕트(200)의 외주면은 하우징(100)의 내주면과 적어도 어느 한 영역에 있어서 유격을 갖기 때문에, 덕트(200)의 열팽창이 구속되는 것을 줄일 수 있기 때문이다. 또한, 보강 유닛(300)은 덕트(200)에 용접 결합되는 것이 아니라, 덕트(200)의 상대 이동을 허용하도록 단부에 배치되므로, 덕트(200)가 자유롭게 열팽창하게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리(10)는 덕트(200)에 열응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, it can be seen that the duct (200) according to one embodiment of the present invention exhibits low thermal stress even at Point A and Point B. This is because, as described above, the outer surface of the duct (200) has a clearance with the inner surface of the housing (100) in at least one area, so that the thermal expansion of the duct (200) can be reduced from being restricted. In addition, the reinforcing unit (300) is not welded to the duct (200), but is arranged at an end to allow relative movement of the duct (200), so that the duct (200) can freely thermally expand. Therefore, the exhaust duct assembly (10) according to one embodiment of the present invention can prevent thermal stress from being concentrated on the duct (200).

본 발명의 다른 실시예에 따른 비행체는 배기 덕트 어셈블리(10)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2를 참조하면, 비행체는 선단에 배치되는 프로펠러(80)와, 구동축(도면 부호 미도시)을 통해 프로펠러(80)와 연결되는 구동부(도면 부호 미도시)와, 상기 구동부로부터 토출되는 연소 가스를 외부로 배출하는 배기 덕트 어셈블리(10)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 구동부는 비행체의 구동에 필요한 부재로서, 예를 들어, 도 1의 저압 터빈(20)과, 고압 터빈(30)과, 연소기(40)와, 압축기(50)와, 나셀(70)을 포함할 수 있다. 그 외에도, 비행체는 주 날개와, 보조 날개 등과 같이 구동에 필요한 구성을 포함할 수 있다.An aircraft according to another embodiment of the present invention may include an exhaust duct assembly (10). For example, referring to FIGS. 1 and 2, the aircraft may include a propeller (80) disposed at a tip, a driving unit (not shown in the drawing) connected to the propeller (80) via a driving shaft (not shown in the drawing), and an exhaust duct assembly (10) that discharges combustion gas discharged from the driving unit to the outside. Here, the driving unit may include, as a component necessary for driving the aircraft, a low-pressure turbine (20), a high-pressure turbine (30), a combustor (40), a compressor (50), and a nacelle (70) of FIG. 1, for example. In addition, the aircraft may include components necessary for driving, such as main wings and auxiliary wings.

본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리(10) 및 이를 이용하는 비행체는, 하우징(100)과 덕트(200)의 사이에 유격이 형성되고, 보강 유닛(300)이 덕트(200)의 상대 이동을 허용하도록 덕트(200)에 배치되는 구성을 포함한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 덕트 어셈블리(10) 및 이를 이용하는 비행체는, 용접 또는 볼트 체결이 아닌, 하우징(100) 또는 보강 유닛(300)에 대해 덕트(200)가 상대 이동 가능하도록 구성 조건을 설정한다. 이에 따라, 운전 중 연소 가스에 의해 덕트(200)의 온도가 상승하여 열팽창하더라도, 덕트(200)의 충분한 자유도를 확보할 수 있다. 그리고 덕트(200)의 열팽창에 따라 열응력이 집중되는 것을 방지할 수 있어, 배기 덕트 어셈블리(10)의 구조적 안정성과 수명을 개선할 수 있다.An exhaust duct assembly (10) according to one embodiment of the present invention and an aircraft using the same include a configuration in which a clearance is formed between a housing (100) and a duct (200), and a reinforcing unit (300) is disposed on the duct (200) to allow relative movement of the duct (200). That is, the exhaust duct assembly (10) according to one embodiment of the present invention and an aircraft using the same set configuration conditions such that the duct (200) can move relative to the housing (100) or the reinforcing unit (300) without welding or bolting. Accordingly, even if the temperature of the duct (200) rises due to combustion gas during operation and thermally expands, a sufficient degree of freedom of the duct (200) can be secured. In addition, since thermal stress can be prevented from being concentrated due to thermal expansion of the duct (200), the structural stability and lifespan of the exhaust duct assembly (10) can be improved.

본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described in this specification with a focus on limited embodiments, various embodiments are possible within the scope of the present invention. In addition, although not described, equivalent means may also be incorporated into the present invention. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be determined by the claims below.

1: 엔진
10: 배기 덕트 어셈블리
100: 하우징
200: 덕트
300: 보강 유닛
1: Engine
10: Exhaust duct assembly
100: Housing
200: Duct
300: Reinforcement Unit

Claims (6)

연소 가스가 유입되는 유입부와, 상기 연소 가스가 배기되는 배기부를 구비하는 덕트;
내부에 상기 덕트가 배치되며, 상기 배기부가 삽입되는 장착구를 구비하는 하우징; 및
일측이 상기 하우징에 장착되며, 타측이 상기 배기부의 단부가 이동 가능하도록 상기 배기부의 단부를 지지하는 보강 유닛;을 포함하고,
상기 배기부의 외주면을 감싸도록 연장되는 커버단; 및
일측이 상기 커버단의 내주면에 배치되고, 상기 배기부가 삽입되는 내부 공간을 형성하도록 타측이 상기 커버단으로부터 이격되는 가이드 서포터;를 포함하는, 배기 덕트 어셈블리.
A duct having an inlet portion through which combustion gas flows in and an exhaust portion through which the combustion gas is exhausted;
A housing having a duct arranged inside and a mounting hole into which the exhaust part is inserted; and
A reinforcing unit having one side mounted on the housing and the other side supporting the end of the exhaust section so that the end of the exhaust section can move;
A cover section extending to surround the outer surface of the above exhaust section; and
An exhaust duct assembly, comprising: a guide supporter, one end of which is arranged on the inner surface of the cover section and the other end of which is spaced apart from the cover section to form an internal space into which the exhaust section is inserted.
제1 항에 있어서,
상기 보강 유닛은,
상기 커버단에서 연장되되, 상기 장착구를 커버하도록 상기 하우징에 연결되는 스티프너;를 더 포함하는, 배기 덕트 어셈블리.
In the first paragraph,
The above reinforcement unit is,
An exhaust duct assembly further comprising a stiffener extending from the cover end and connected to the housing so as to cover the mounting hole.
제1 항에 있어서,
상기 가이드 서포터는,
상기 커버단의 내주면에 고정되는 제1 단;
상기 제1 단에서 연장되되, 상기 커버단의 내주면에서 이격되는 연결단; 및
상기 연결단에서 반경 방향의 내측으로 경사지게 연장되는 제2 단;을 구비하는, 배기 덕트 어셈블리.
In the first paragraph,
The above guide supporters are,
A first end fixed to the inner surface of the above cover end;
A connecting section extending from the first section above, but spaced apart from the inner surface of the cover section; and
An exhaust duct assembly comprising a second end extending radially inwardly from the connecting end.
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