비행기의 종류별 엔진

오늘은 우주를 날고있는 우주선과 인공위성이 아닌  비행기에 대해 알아보겠습니다. 비행기는 라이트형제의 개발로 탄생하였습니다. 저 무거운 쇳덩어리가 승객까지 태우고 하늘을 날아다니는 모습은 정말 경이롭기까지합니다. 일반적으로 자동차나 오토바이 등의 교통수단에 비하면 사고율이 거의 없다고 하지만 일단 사고가 발생하면 엄청난 수의 사람이 사망, 중상 등을 입을수 밖에 없는 환경때문에 늘 평상시에도 안전점검과 안전교육 그리고 철저히 훈련된 승무원들과 기장의 인도하에 오늘도 이 나라에서 저 나라로 사람들의 편리한 발이 되어주고있습니다. 이 큰 쇳덩어리를 하늘에 띄워주는 가장 큰 역활을 하는것이 엔진입니다. 초기 프로펠러형태의 비행기 다들 알고계시나요?

비행기의 종류별 엔진

비행기에는 피스톤 엔진이라는 것이 장착이 되어있습니다. 실린더의 폭발에 의해 피스톤이 직선운동에서 회전운동으로 바뀌는 그 원리로 움직이게 되는 것이 바로 피스톤엔진입니다. 피스톤엔진에서 나오는 에너지로 프로펠러를 돌릴 경우에는 4가지의 과정이 필요합니다. 흡입-압축-폭발-배기 순서의 과정이 필요한대 흡입은 말 그대로 실린더 내로 외부의 공기를 흡입하여 가지고 있는 것입니다. 이때 피스톤은 아래로 하강하고 흡기의 밸브가 개방이됩니다. 압축은 흡입과정을 거친 공기를 피스톤을 이용하여 압축을 시킵니다. 이때 흡기밸브와 배기 밸브 모두 닫혀있는 밀폐상태여야만 공기의 압축이 수월하게 될 수 있습니다. 폭발은 압축을 완료한 공기에 연료를 분사합니다. 그럼 그 연료가 고온으로 올라간 공기를 만나 폭발이 일어나게됩니다. 이 때 발생한 연소가스 덕분에 높아진 연소실의 압력이 피스톤을 밀어내게 됩니다. 배기는 폭발 후 발생한 연소가스를 외부로 배출하는 과정입니다. 위 4가지의 과정 중 하나라도 어긋나게된다면 비행기의 모터는 돌아가지 않게되는 것입니다. 이러한 피스톤엔진은 1930년에 개발 된 제트엔진 덕분에 후순위로 밀려나게됩니다. 제트엔진이란 로켓엔진과 같은 맥락에 서 있는 엔진입니다. 엄청난 양의 가스를 고속분사하여 얻는 반작용을 추력으로 삼는 방식입니다. 비행기 날개 부분에 보면 정면을 향해있는 프로펠러 몇 쌍이 보일 겁니다. 그것이 제트엔진인대 앞쪽을 향해있고 앞뒤 모두 구멍이 뚫여있는 이유는 바로 공기 중 산소를 흡입하여 그 산소로 연료를 연소시키기 때문입니다. 이러한 방식은 로켓엔진에도 사용되고있습니다. 단점으로는 대기권 내에서만 비행이 가능 한 엔진이라는 점입니다. 물론 우리가 우주로 비행기를 타고 나갈 일은 거의 없기때문에 전혀 문제는 되지 않는 부분입니다. 사용되는 방식은 앞쪽 흡입구로 공기를 흡입하여 압축을합니다. 그리고 압축이 되면 고온으로 되기때문에 여기에 연료를 분사하여 연소시키고 그때 발생하는 연소가스를 이용하여 터빈을 회전시키는 방식입니다. 여기까지는 피스톤엔진과 크게다른 점은 없습니다. 하지만 제트엔진의 경우에는 배기가스를 노즐을 통해 뒤쪽으로 분사하여 흡입구쪽의 공기 압력과 비교할수 없는 압력의 가스분출로 추진력을 얻는 방식입니다. 최근에는 제트엔진 앞에 팬을 장착하여 고성능고효율을 선보이는 방식이 개발되어 사용중입니다. 기존에는 한가지의 방식만 사용하였다면 이 방식은 노즐을 통해 분사되는 추력과 또 다른 공기흡입구로는 엔진으로 공기를 받아들여 제트엔진의 원리로 한번더 분출을하여 한번에 두가지 추력이 발생하는 방식입니다. 

피스톤엔진과 제트엔진의 비교. 피스톤엔진은 시속 700km이상일 경우의 빠른 속도에서는 추진 효율이 굉장히 떨어집니다. 그로인해 피스톤엔진을 쓰는 프로펠러 비행기들은 저속으로 오래 비행하는 곳에 쓰이고 제트엔진은 속도가 빨라질수록 효율이 좋아지기 때문에 제트기나 빠른 비행체에 사용이 됩니다. 제드엔진을 장착한 비행기의 특징들은 비행기가 지나가고 난 뒤에 소리가 들린다는 것입니다. 속도가 소리보다 빠르기때문에 음속이라는 표현을 하는대 그에 대한 것은 다음시간에 알아보도록 하겠습니다.