[항공 지식] 이것들은 뭐야...? - 항공기 엔진의 종류

안녕하세요~ 

오늘은 항공기 엔진의 종류를 들고 찾아왔습니다.

먼저... 왕복엔진에 대해 설명을 하겠습니다~

- 왕복 엔진(Reciprocating Engine) -

왕복엔진은 최초의 동력비행을 가능하게 해준 동력장치였습니다. 1903년 라이트형제에 의해서 이루어졌습니다.

- 왕복기관 -
 

왕복기관은 실린더, 피스톤, 점화플러그, 크랭크 등의 요소로 구성되있습니다.
왕복기관은 실린더내에서 피스톤의 왕복운동을 동력으로 활용하는것입니다.
또한, 연결대와 왕복운동을 회전운동으로 바꾸기 위한 크랭크도 구성되있습니다.
그래서 항공기는 이 크랭크축에 추진용 프로펠러를 장착하여 프로펠러를 통해 추진력을 얻게됩니다.

항공기용 왕복엔진은 무게가 가볍고, 큰 힘을 얻을 수 있는 가솔린 기관중에서 4행정 공냉식 엔진이 사용됩니다.

- 터보 제트 엔진(Turbojet Engine) -

터보 제트 엔진은 가장 먼저나온 가스터빈 엔진이에요. 

- 터보 제트 엔진 -

 
터보 제트 엔진은 연료가 폭발하여 생긴 연소가스를 그대로 뒤로 내뿜어버리는 방식입니다.
몇 십년 전까진 제트전투기에 많이 사용되었지만, 현재 개발되는 제트기는 잘 사용하지 않습니다.
장점은 속도가 빠르다는 점이지만 단점은 안 좋아서 연료를 많이 잡아 먹고 매연을 내뿜습니다.
그리고 전투기 뒤에 불이 붙은게 보이는 것은 고온의 연소 가스에 다시 연료를 뿌려줘서
또 폭발이 일어나게 하는 것입니다. 이걸 After Buner이라고 합니다.
하지만 After Buner는 일반적으로 연료 소모가 심한편이지요.

Tip. 전투기가 이륙, 공중전에 빠르게 움직이기 위해 잠깐씩만 사용합니다.

- 터보 팬 엔진(Turbofan Engine) - 

현재 대부분의 제트 엔진에 사용되는 방식이 터보 팬 방식입니다.

- Turbofan 방식 -

 
위의사진은 777기에 사용되는 GE90-115B엔진입니다. 
제트엔진 앞에 커다란 팬이 달려있는 것이지요. 
이 팬은 우리가 흔히 여객기 엔진 앞부분의 둥근 빗살 모양처럼 생긴 그것입니다.

- Boeing 747-200 JT9D Engine -

 
보잉 747-200기의 JT9D 엔진입니다. 엔진 앞부분에  빗살모양이 보이실텐데...저것이 팬입니다.
이 터보 팬 엔진은 터보 제트 엔진과 달리, 연소가스를 그대로 뿜어내지 않고,
뒷 부분에 터빈( 바람개비 같은 것 )을 달아서 연소가스의 힘을 이용해 터빈을 돌립니다.
그리고 터빈에 구동축으로 연결 된 앞 부분의 팬을 돌리는 방식입니다.
이 팬이 있으면 아음속에서 연료효율이 좋아지기 떄문에 많이 사용되지요.

Tip.이 팬에서도 약간의 추력을 얻으며 기종마다 틀리지만,
      여객기의 경우 팬에서 얻는 추력 30 + 연소 가스에 의해 얻어지는 추력 70정도 입니다.

또한 이 엔진은 최근 전투기에도 많이 사용되고 있습니다. 또한 터보젯 엔진과 달리 애프터버너의 효율이 좋은 점도 있습니다.

- 터보 프롭 엔진(Turboprop Engine) -

- 터보 프롭 방식 -

 
터보 팬 엔진도 저속 영역에선 효율이 좋은 편이 아니지요...그래서 이 저속 영역을 비행할 항공기를 위해 
터빈에서 발생한 가스를 이용하여, 팬이 아니라 프로펠러를 돌리는 방식이 터보 프롭입니다. 주로 단거리 여객기나
군용 수송기에 많이 사용됩니다. ATR-42, Q400, C-130, KT-1 같은 비행기들이 이 방식을 사용합니다.
그리고 프로펠러를 돌리고 남은 가스에서도 약간의 추력을 얻는데,
프로펠러에서 얻는 추력 70, 연소가스에서 얻는 추력 30이라고 합니다.

- Q400 Turboprop Engine -

 
Q400기의 터보프롭 엔진입니다. Q400은 특이하게 엔진 밑에 랜딩기어를 수납하는 공간이 있다는 것이지요.

- 터보 샤프트 엔진(Turboshaft Engine) -

- 터보 샤프트 엔진 -

 
터보 샤프트 엔진은 주로 헬리콥터에 사용되는 방식입니다.
터빈에서 얻어진 연소가스의 힘을 100% 구동축에 전달하여, 터빈에서 얻어진 연소가스의 힘을 100% 구동축에
전달하여, 오직 구동축에 연결된 로터의 힘만으로 나는 방식입니다. 즉, 뒤로 뿜어지는 연소 가스를 통해 얻어지는 추력은
거의 없습니다. 

- 램 제트 엔진(Ramjet Engine) -

- 램 제트 엔진 방식 -

 
램 제트 엔진의 발상은 예전 부터 있었지만, 실제로 사용한 기체는 SR-71과 무인정찰기 D-21 정도 뿐입니다.
항공기 가스 터빈 엔진을 만들 때 가장 골치 아픈 부분이 바로 공기를 압축하는 압축기이지요.
그래서 램 제트 엔진은 초음속으로 비행할 때, 공기가 충격파를 지나 압축되는 현상을 이용하여
압축기가 없어도 압축된 공기가 유입되게 만들어진 방식입니다. 초음속 비행을 할 때 효율도 좋아집니다. 

- 펄스 제트 엔진(Pulse Jet Engine) -  

- 펄스 제트 엔진 방식 -

이 펄스 제트 엔진은....음... 아직까지 사용되는 기종이 없는걸로 알고있습니다. 
위에서 말한 램 제트 엔진 방식보다 더 간단한 구조인데, 연소가 시작되어 폭발하게 되면
공기 흡입구 부분이 그 압력으로 닫히고, 폭발되어 연소가스가 뒤로 뿜어져 나가면
내부의 기압이 낮아져, 다시 공기 흡입구가 열려 새 공기가 들어오고 다시 연소실에서
폭발시키는 그런 과정이 맥동적으로 이뤄지는 방식입니다.

Tip.구조가 간단하지만 출력의 제어가 불가능하여 항공기엔 사용되지 않았습니다.

여기서 이만 마치겠습니다 ~_~;;

- Euronaku_LR -