항공기 터보 엔진별 특성

 

 

The 5 Main Types of Aircraft Jet Engines

https://aerocorner.com/blog/types-of-aircraft-engines/

 

 

터보젯 항공기 엔진의 구조를 살펴보자. 엔진 인테이크에서 공기를 흡입하여 압축기에서 압축 후 연료를 연소실에 분사 후 연소 시켜 가스의 온도를 약 1000도까지 높여 배출한다.

생성된 뜨거운 공기는 압축기를 회전시키는 터빈을 통과한다. 터빈 출구 압력은 대기압의 두 배에 달한다. 하지만 이는 항공기 엔진의 효율에 따라 달라질 수 있다. 터빈 출구의 과한 수준의 높은 압력으로 인해 배기가스가 노즐로 가스 흐름을 생성하고, 이 흐름이 추력을 발생시킨다.

 

과거에는 터보젯을 제트기 엔진으로 사용하기도 하였으나 현재에는 터보팬엔진으로 더울 발전되어 사용되고 있다.

 

애프터버너는 추력을 크게 증가시키는 데 사용될 수 있다. 애프터버너는 터빈과 노즐과 사이에 위치한 두 번째 연소실에 해당한다. 애프터버너의 주 역할은 압력 하강에 따른 온도가 떨어진 배기가스를 노즐에 도달하기 전에 가열하는 것이다. 항공기가 이륙할 때 온도 상승으로 추력이 약 40% 증가하고, 항공기가 공중에 뜨면 고속으로 추진력이 증가할 수 있다. 즉 애프터버너는 기체를 팽창시켜 항공기가 대기압에 맞서 앞으로 강하게 밀 수 있도록 하는 반동을 줄 수 있는 항공기 엔진이다. 

 

연소실(Combustion Chamber)
연소실은 혼합물이 점화할 수있도록 고압을 유지한다. 혼합물 또는 연료가 엔진을 통해 압축기와 터빈으로 계속 흐르게 되면서 연소가 계속된다. 터보젯 항공기 엔진은 냉각된 상태를 유지하기 위해 추가적인 공기 흐름이 필요하기 때문에 희박한 상태에서 작동한다.

 

압축기(Compressor)
항공기터빈의 역할은 압축기를 구동하는 것이다. 유입되는 공기를 압축하여 공기의 압력을 높인다. 압축기는 여러 개의 팬으로 구성되며, 각 팬에는 작은 날개 즉 블레이드가 있다. 

 

배기(Exhaust)
공기와 연료의 혼합물은 연소된 후 배기 노즐을 통해 엔진 밖으로 배출된다. 엔진은 고압의 배출가스가가  빠져나가면서 추력을 발생시키고 항공기를 앞으로 밀어낸다. 현대의 전투기나 스텔스의 경우 열 추적을 피하기 위해서 배기 파이프 구조를 원형이 아닌 납작한 형으로 설계하여  연소실을 바이패스한 차가운 공기를 그대로 흘려 냉각을 시켜 적외선 검출을 회피하도록 설계한다.

터빈
이는 풍차와 같이 작동하는 일련의 팬이다. 고속의 공기가 압축기를 통과할 때 에너지를 흡수하는 역할을 한다. 터빈에는 샤프트에 부착된 블레이드가 있어 샤프트를 회전시킬 수 있다. 

 

 

Turbofan Engine

터보젯 엔진의 구조에서 발전된 터보팬 엔진의 하우징은 흡입공기 대부분을 내부에서 연소시켜 배출함과 아울러 일부는 바깥쪽 통로로 바이패스 entrainment 제트를 만들어 합류시킴으로 의해 추진력(thrust)을 극대화하는 구조로 되어 있다.

 

 

Turboprop Engine

터보프롭은 고정익 프로펠러 추진에 적합한 엔진으로 프로펠러 회전에 의해서 필요로 하는 추진력(thrust)을 발생시킨다.

터보프롭 프로펠러 엔진은 유입된 공기를 압축하여 연료와 혼합 연소 시킨 후 팽창된 연소가스를 터빈을 통과시켜 프로펠러를 돌리기 위한 토크를 출력으로 얻어낸다. 군수송용 항공기에 많이 사용되며 500노트 이하의 속력에서 터보팬 보다 효율이 아주 높다.  터보프롭에서는 터빈 출력을 감속 시켜 충분히 높은 토크로 프로펠러를 회전시킨다.

 

 

Turboshaft Engine

반면에 터보샤프트 엔진의 경우는 배기가스에 의해 추진력(thrust)를 발생시키는 것이 아니고 출력으로 얻어지는 터빈의 샤프트 동력을 사용하여 베벨기어 사용에 따른 동력의 방향 전환과 함께 유성기어를 사용한 감속을 통해 로터 회전에 의한 양력과 추진력을 발생시키는 구조이다.

 

 

Ramjet Engine

램제트 엔진은 공기흡입구에서 충격파를 발생시켜 초음속 상태의 충분한 공기 유량을 빨아들여 연소실에서 연소시켜 고온 고압의 배기가스를 생성 배출한다. 극초음속 미사일 추진에 사용된다.