터보팬 엔진의 작동되는 원리와 항공기 효율성 개선 효과
항공기 내에서는 터보팬 엔진이 장착이 되어있다고 알고 있습니다. 이 터보팬 엔진이 작동되는 원리와 이것이 항공기의 효율성을 개선하는 효과는 어떤 것이 있는지 설명해주세요.
안녕하세요. 이주형 전문가입니다.
터보팬 엔진은 일부 공기를 엔진 코어로 보내고 나머지는 우회시켜 추가 추력을 생성합니다
이 과정은 연료 효율을 높이고 소음을 줄여 항공기의 성능을 향상시킵니다.
바이패스비가 높을수록 추진 효율이 증가하고 장거리 비행에 유리합니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
항공기 엔진은
크게 피스톤엔진과 가스터빈 엔진 으로 나뉩니다.
피스톤은 프로펠러 구동방식으로
초창기 프로펠러 방식에 적용되던 방식으로
일정속도가 넘어가면 프로펠러 효율이 떨이지는 점에 따라 한계에 다다랐습니다.
가스터빈엔진은
제트엔진, 터보프롭, 터보 샤프트 방식으로 나뉘는데
제트엔진은 ( 터보젯, 터보팬, GTF 등) 이 있고
터보프롭 은 터빈을 통해 포르펠러 를 회전시켜 추력을 발생시키는 방식이고
터보 샤프트는 프롭과 유사하나 프로펠러 대신 회전익의 로터를 구동하며,
프롭과 달리 엔진이 로터를 직접돌리지 않고 변속기를 구동합니다.
이들 모두는
연소가스를 통해 터빈을 회전시켜 추력을 발생시키는 방식입니다.
세계최초 제트동력 항공기는 1939년에 탄생하여
1950년대까진 주로 전투기에 활용되다가
60년대 들어서면서 모든 민간 여객기에 적용되었습니다.
말씀하신 터포팬 엔진은
제트엔진의 일종으로
터보팬 하나면 들여다보기보다 제트엔진 전체를 보면서 터보팬의 특성을 보겠습니다.
터보제트 엔진
초창기 제트엔진형태로,
공기흡입구, 압축기, 연소실, 터빈의 4단계 형식으로
공기를 빨아들여 압축 후, 연소시켜 발생하는 고온/고압 가스를 뿜어내어 추력을 만듭니다.
공기흡입구로 들어온 공기를 압축기로 지나가게 하고
블레이드가 여러개 겹쳐진 형태의 압축기를 통과하며 고압으로 압축된 공기는 연소실에 도착합니다.
여거서 압축공기에다가 연료를 분사하면서 연소가 이뤄지고
이때 연소되는 기체가 터빈을 지나면 고온/ 고압으로 팽창하는데
이 팽창공기가 터빈을 회전시켜 , 압축기 등에 동ㅇ력을 공급하고
분사노즐을 통과하면서 강하게 토출됩니다.
이 분사가스 토출에 의한 반작용으로 비행기가 추력을 얻는 방식입니다.
터보팬 엔진은
터보제트 형식의 전면에
덕트 팬이 추가된 형태입니다.
이팬으로 다량의 공기를 흡입시켜,
터보젯에 비해 고요율 이면서 저소음으로 비행가능한데
팬 직경을 엔진코어보다 넓게 제작하여
엔진코어와 외벽 사이에 공간을 생성합니다.
팬 흡입 공기 일부가 엔진코어로 흐르고
나머지를 우회하여 바이패스 시키게 되는데
이게 터보팬 엔진의 고효율 저소음의 비결입니다.
바이패스 공기가 추가적인 추력을 만들어 내고
엔진이 과열되지 않게 냉각하면서, 엔진코어 배기 가스의 난류를 완화 함으로써
소음또한 저감시킵니다.
이런 결과로
터보팬 형식이 기존 터보제트의 방식에 비해
소음이 적으면서도 연료 효율이 높아
항공기 및 군용 전투기에도 주로 사용되는데
바이패스 공기가 차지하는 비율에따라
하이 바이패스, 로우 바이패스로 나뉘고
바이패스 비율이 높을 수록 최대속력은 줄어들면서 연료 효율이 좋고
비율이 낮을 수록 속도는 올라가면서 효율이 낮아지기에
목적에 따라
하이 바이패스는 항공기
로우 바이패스는 군용기에 주로 사용 됩니다.
안녕하세요. 조일현 전문가입니다.
터보팬 엔진의 작동원리는 엔진 앞부분에 위치한 대형 팬이 회전하면 공기를 흡입하고 압축하여
연소실에서 압축된 공기와 연료가 혼합되어 연소가 일어나 가스가 생성됩니다.
이 가스는 터빈을 회전시켜 압축기와 팬에 동력을 공급합니다.
이로 인해 터빈을 통과하는 가스가 배기구를 통과하여 방출되며 추력을 생성합니다.
터보팬 엔진은 높은 바이패스 비율을 통해 더 많은 공기를 팬으로 처리하며, 연료소비를 줄입니다.
이는 기존 터보제트 엔진보다 연비가 크게 개선된 이유입니다.
바이패스 공기가 배출되는 고온 가스를 감싸 소음을 줄이는 역할을 합니다.
이는 환경 친화적이며 민간 항공기에서 중요한 요소로 작용합니다.
터보팬 엔진은 저속.중속 비행에서 효율적으로 작동하며, 고속 비행에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있습니다.
이는 민간 여객기뿐만 아니라 군용 항공기에서도 활용되는 이유입니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
터보팬 엔진은 항공기에서 주로 사용되는 엔진으로, 공기를 흡입하여 압축하고 연료를 혼합해 연소시켬, 이 과정에서 발생하는 고온의 가슬르 통해 터빈을 회전시킵니다. 터빈은 팬을 구동하여 더 많은 공기를 뒤로 밀어내고, 이로 인해 비행기가 전진하게 됩니다. 터보팬 엔진은 높은 비율의 팬을 사용하여 대량의 공기를 효율적으로 이동시키므로, 기존의 터보제트 엔진보다 연료 효율성이 높습니다. 또한, 팬이 생성하는 추력은 저속에서도 효과적이어서 착륙과 이륙시 연료 소비를 줄입니다. 이로 인해 항공기의 비행거리와 속도가 개선되며, 운영 비용도 절감됩니다.