비행기 엔진 종류

비행기는 다양한 동력원을 이용한다.
외관을 봤을 때에는 프로펠러, 또는 제트추진으로 비교 될 수 있지만, 실제 출력에 있어서는 더 같은 프로펠러나 제트엔진에도 많은 차이가 있다.

피스톤 엔진
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피스톤 엔진도 다양한 방식이 있다. 출력은 프로펠라로 내보낸다.

자동차나 공장에서 쓰던 가솔린 엔진을 그대로 동력원으로 프로펠라를 돌리는 비행기가 매우 간단하며 이렇한 구조가 많이 쓰였다. 하지만 이런 수직 피스톤 배열은 효율적이지 못했고, 더 나아가 경주용 비행기에는 V 자 배열로, 더 나아가서는 radial 또는 roatary 엔진을 사용하였다.

이 로타리 엔진은 매우 사랑받던 구조다. 옛 비행기 사진들을 보면 이렇한 구조를 많이 볼 수 있다. 각각의 피스톤에서 나오는 동력이 가운데 축을 돌려준다. 이 엔진들은 1차 대전 전투기에 흔히 볼 수 있으며, 나름 문제가 많았다고 한다.

하지만 이렇한 피스톤 엔진들은 7000~8000 ft 의 고도에서 부터 급격히 효율이 떨어진다. 이유는 공기의 밀도가 낮아 연소에 필요한 산소가 부족해지기 때문이다.

아직도 피스톤 엔진은 경비행기에 많이 쓰이고 있으며, 심지어 헬기에도 그 안정성이 증명되어 쓰이고 있다. 세스나 172 , 182 그리고 헬기로서는 로빈슨 R-22 가 바로 피스톤 엔진을 쓴다.

터보프롭 (터보차저 (turbo-charger) turboprop
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고고도에서의 피스톤 엔진의 효율을 올리기 위해 공기를 압축하여 엔진에 넣어주는 구조이다. 덕분에 현대의 터보프롭은 20000ft 에서도 좋은 효율을 나타낸다. 하지만 이 엔진들은 고고도에서 운용이 가능하지만, 사람이 정상적으로 비행하기에는 적절치 못한 고도이다. 기온은 매우 낮고 공기도 희박하여 비행기에 여압장치가 있어야 한다. 2차대전 폭격기 승무원들은 이렇한 이유로 산소마스크와 보온이 되는 히터내장 복장을 하였다고 한다. 결국 여압가능한 비행기는 비싸지며, 터보프롭 비행기는 자연스럽게 고급 기종이 된다.

DHC-6 는 터보프롭이다. 여객기로 사용하기에 매우 경제적이여서 단거리 저가항공에 많이 쓰인다.

항공기는 고고도에서 효율이 좋기 때문에 더 높은 고도에서 순항을 할 수록 유리하기 때문에 터보프롭은 소형 경비행기에도 이용이 되기도 한다.

제트엔진
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민항기에 주로 쓰이는 제트 엔진을 본다.

터보젯 turbojet
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터보젯 항공기는 전투기에 적합한 엔진이다. 초기에는 ramjet 도 있었지만 민항기에 쓰기에는 소음,효율, 안정성에 매우 부 적합했다. 하지만 이 터보젯은 최초의 제트 여객기 시대를 열었다. 유명한 comet 과 보잉의 민항시작을 알리는 대형 여객기 707 도 이 엔진을 이용한다. 하지만 소음과 효율에 있어서는 ....

보잉 707..

터보팬 turbofan
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대부분의 현대 여객기에 사용되는 고효율의 엔진이다. 보기와 틀리게 터보팬은 제트터빈에서 대부분의 출력이 나오는 것이 아닌 fan 부분에서 출력이 나온다. ducted-fan 이라는 구조로 프로펠라가 대부분의 출력을 내보내 준다.

많이 쓰이는 high bypass (팬이 더 많을 출력을 내는구조)

low bypass 구조 이 구조는 초음속 비행에 쓰인다.

요즘 심지어 6인승 비즈니스 제트도 나오고, 대형 여객기보다 높고 빠르게 간다.

불운의 괴상한 unducted fan (UDF)
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이 구조는 팬 부분이 외부에 노출 되어있는 구조이다. 또한, 각 팬들은 서로 반대 방향으로 돈다. 이 구조는 high pass 비율을 더 극대화 시키기 위한 구조이다. 효율면에 있어서 20~30% 증가되는 좋은 구조다. 하지만 밑 사진의 Bear 의 약점을 보면 왜 이 엔진이 상용화 실패 원인을 알 수 있다.

TU-95 Bear 는 UDF 가 아니지만 교차된 프로펠러를 사용하였다. 미군 조종사는 레이더가 없어도 이 프로펠라 괴음을 듣고 이 비행기가 주변에 있는지 알 수 있었다 한다.