안녕하세요? '세로토닌'입니다~^^
오늘은 '연료계통'에 대해서 알아볼게요~
이번 연료계통은 내용은 많기 때문에 ATA 28(Fuel System), ATA 73(ENG' Fuel & Control)으로 나누어서 설명하겠습니다.
항공기 Fuel 구비 조건
항공기 연료의 구비 조건은 일반적으로 안전한 비행이 가능하게 불순물이 없는 깨끗한 연료를 공급할 수 있어야 하고 정확한 이송과 Monitoring이 가능해야 하고 고속 및 고고도 비행에 적합해야 합니다.
항공유의 종류
각각의 항공기 엔진은 오직 제작사에 의해 명시된 연료를 사용해야 해며 혼합연료는 허용되지 않습니다.
항공유에는 두 가지 기본적인 종류가 있는데, 가솔린(Gasoline) 또는 항공용 가솔린(AVGAS)이라고 알려진 왕복엔진 연료와 제트연료(Jet Fuel) 또는 케로신(Kerosene)이라고 알려진 터빈엔진 연료가 있습니다.
항공유의 특징은 다음과 같습니다.
● 발열량이 커야 하고, 휘발성이 좋으며 증기폐쇄(Vapor Lock)을 일으키지 않아야 합니다.
● Anti-knocking 값이 커야합니다.
● 안정성이 좋아야 하고, 부식성이 적어야 한다.
● 저온에 강해야 합니다.
왕복엔진 연료
왕복엔진은 AVGAS라고 알려진 가솔린을 사용하며 휘발성이 큰 인화성 물질입니다.
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휘발성 (Volatility) |
● 왕복엔진은 휘발성이 좋은 연료가 요구되며 액체 가솔린은 연소가 잘 되도록 기화기에서 기화 시켜 줍니다. ● 저후발성 연료는 느리게 기화되어 시동을 힘들게 하며 가속의 원인이 될 수 있으며, 고휘발성 연료는 Detonation과 Vapor Lock의 원인이 될 수 있습니다. |
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증기폐쇄 (Vapor Lock) |
● 연료가 기화되어 기포나 증기가 발생해 엔진으로 들어가는 가솔린 양을 감소시키거나 엔진을 정지시키는 증상을 Vapor Lock이라고 합니다. ● 낮은 공기압력, 높은 기화성, 과도한 진동, Slushing 등에 의해 발생하며 이를 방지하기 위해서는 기화성이 낮은 연료를 사용하거나 온도 상승 방지를 위한 단열재를 사용하거나 연료탱크에 장착된 Boost Pump를 사용해 액체 연료에 압력을 가해 줍니다. |
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이상폭발 (Detonation) |
● 실린더 내의 미연소된 연료+공기 혼합기의 폭발로 압력과 온도가 임계점을 초과하는 현상을 Detonation이라고 합니다. ● 실린더 헤드의 온도(Cylinder Head Temp, CHT)가 상승하거나 피스톤이나 헤드가 파손될 우려가 있습니다. ● 이때 속도가 음속을 넘기 때문에 굉장한 소리가 발생하는데 이 소리를 Knocking 현상이라 합니다. |
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조기점화 (Pre-ignition) |
● 연소실 내부의 국부적 또는 전체 표면의 과열에 의해 혼합기가 점화 시기 이전에 연소를 시작하는 형태를 Pre-ignition이라고 합니다. ● 배기밸브의 과열, 탄소찌꺼기가 부품에 붙는 등의 이유로 인해 조기점화가 발생하며, 이는 중대한 엔진 손상 및 엔진 고장의 원인이 됩니다. |
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옥탄과 성능지수 |
● 엔진 실린더 안으로 들어가는 연료 혼합기의 Anti-knock 값이라 할 수 있으며, 항공기 엔진에 사용하는 연료는 높은 축력을 내야 하기 때문에 폭발이 일어나지 않는 상태에서 최대의 출력을 얻기 위해 높은 옥탄의 연료를 사용합니다. ● Anti-knock의 성분은 일반적으로 4엘틸납을 사용하고 있지만, 납 성분이 인체에 영향을 미치기 때문에 주의해 줍니다. ● 참고로 옥탄가는 '이소옥탄+헵탄'으로서 연료가 폭발할 때 이상연소를 일으키지 않을 정도로 혼합합니다. (옥탄가70이란, 이소옥탄 70% + 헵탄 30%로 구성되어 있다는 뜻) |
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터빈엔진 연료
AVGAS보다 인화성이 상대적으로 낮고 비등점(Boiling Point)과 점성이 높은 특징을 가지고 있습니다.
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Jet A |
● 미국에서 일반적으로 사용되며 케로신 증류에서 증류 됩니다. ● 군용으로 JP-5, JP-8 등이 있습니다. |
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Jet A-1 |
● 전 세계적으로 많이 사용되며 케로신 종류에서 증류 됩니다. |
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Jet B |
● 기본적으로 케로신과 가솔린의 혼합물인 Wide-cut 연료이며, Jet A 보다 어는 점이 낮습니다. ● 군용으로 JP-4 등이 있습니다. |
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연료의 식별
AVGAS 100LL은 납 성분이 적은 Low-lead 항공용 가솔린으로 청색이며, AVGAS 100은 납 성분이 많은 High-lead 가솔린으로 녹색입니다.
참고로 AVGAS 82UL은 납 성분이 없으며(Unleaded) 보라색입니다.
터빈엔진 연료의 문제점
터빈엔진 연료의 순도에 영향을 주는 요소는 물과 연료 속의 미생물입니다.
미생물은 여과 장치를 막히게 할 수 있고 연료탱크의 Coating을 부식시킬 수 있고 연료의 질을 떨어트릴 수 있기 때문에 연료에 Biocide를 추가해 어느 정도 제어할 수 있지만 최상의 방법은 연료에 물의 함유를 최소화하는 것입니다. 또한 연료를 오랫동안 저장탱크에 놔두는 것을 피하고 탱크 내에 고여 있는 물은 배수하고 배수 된 물은 주기적으로 검사해 줍니다.
Fuel 공급 방식
Fuel 공급 방식에는 대표적으로 두 가지가 있습니다.
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중력식 연료 공급 계통 |
● 연료 탱크와 엔진의 높이 차에 따른 위치에너지를 이용하여 연료를 공급하는 방법입니다. ● 주로 소형 단발 왕복엔진 항공기에 사용되는 방식입니다. 대표  |
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압력식 연료 공급 계통 |
● Engine Driven Pump(EDP)와 연료 탱크에 장착된 Boost Pump에 의해 연료를 공급하는 방법입니다. ● 고성능 중·대형 항공기에 사용되는 방식입니다. 대표  |
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여기까지 '연료계통' 내용 중 항공기 연료 구비 조건, 항공유 종류, 연료 공급 방식에 대해서 알아보았습니다.
위의 내용은 가장 기본적인 내용만 있으며 자세한 내용은 표준서를 참고하시면 좋을 것 같아요.
혹시나 틀린 부분이 있다면 댓글로 알려주시면 감사하겠습니다.
다음에는 '연료계통' 내용 중 연료 탱크 구조에 대해 알아볼게요~ 그럼 안녕~~~
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