지난 포스팅에 이어서 엔진에 대해서 좀 더 깊이 알아보겠다.
잠시 복습하자면, 엔진의 종류에 대해서 알아보았고, 어떻게 실린더를 배열하는지, Cooling System의 종류에 따라, 2 Strokes, 4 Strokes 등등
또한 엔진은 기본적으로 연료의 화학적 에너지를 공기와 결합시켜 폭발을 시켜줌으로써 운동에너지로 변환을 시켜준다. 이를 통해 동력을 얻게되는 것이고, 이를 가능하게 해주는 Induction System에 대해서도 알아보았다.
기술의 발전은 문제를 극복하기 위해서 이루어졌다. 항공기 엔진 역시도 문제에 봉착하게 되었다.
기상현상을 피해 높이 올라가다보니 공기의 밀도는 감소한다. 이에 비례하여 항공기 엔진의 출력도 감소하게 되었다.
이를 해결하기 위해서 새로운 아이디어를 고안해내었다. 공기를 압축해서 엔진에 공급하면 더 큰 출력을 낼 수 있을 것이다.
그렇게 등장한 것이 Supercharger와 Turbocharger이다.
Supercharger와 Turbocharger는 기본적으로 공기를 압축하여 엔진으로 공급한다는 점에서 비슷하지만,
이를 구동시키는 방식에서 차이가 있다.
Supercharger는 Impeller라는 장비를 통해 기계적으로 돌려서 공기를 압축하는 방식이고
Turbocharger는 배출되는 배기가스를 통해 Turbine을 회전시키고 이를 통해 Compressor를 회전시켜 공기를 압축하는 방식이다.
둘을 장착한 차의 엔진소리를 들어보면 다른 소리를 느낄 수 있을것이다.
Impeller에 부착된 케이블이 돌면서 돌아가는 Supercharger는 위이이잉 하는 소리가 나고
gas turbine으로 돌아가는 Turbocharger는 부아아아앙 하는 소리가난다... ㅋㅋㅋㅋ
Supercharger
Donut Channel 넘 좋다. 아래 영상을 한번 보고 시작하자.
대표사진 삭제
사진 설명을 입력하세요.
위에 사진에 엔진 앞쪽에 케이블과 함께 붙어있는 부분을 볼 수 있을 것이다. 이것이 impeller이고 이를 통해 공기를 압축시키고 압축된 공기를 엔진으로 공급한다.
- Impeller의 회전력으로 크랭크 축을 통해 얻기 때문에 엔진 출력의 손실을 가져오는 단점이 있다.
- 하지만 이보다는 공기 압축으로 인한 엔진출력 증가량이 더 크므로 장착하는 것이 출력을 높이는데 도움이된다.
- 하지만 보다시피 무겁기고 복잡하기 때문에 소형엔진에서는 거의사용되지 않는다.
- Turbocharger의 단점으로는 lag이 있지만 Supercharger는 Cable을 통해 직접 연결하기 때문에 Leg이 없다.
세계 2차대전 때에 많이 사용되었고, 과거에는 연료비가 저렴해서 연료효율보다는 간단하게 장착할 수 있는 Supercharger를 많이 사용했다고 한다.
Turbocharger
우선 어떻게 작동하는지 영상을 먼저 보자.
https://www.boldmethod.com/learn-to-fly/aircraft-systems/how-an-aircraft-turbocharger-system-works/
대표사진 삭제
사진 설명을 입력하세요.
1. 위에 그림에서 보면 Exhuast Manifold에서 배출된 가스가 Turbine으로 들어가 이를 구동시켜준다.
Exhaust Gas가 더 많이 나올 수록 더 빨리 Turbine을 구동시킨다.
> Exhuast Gas가 너무 많이 나올 경우에는 Turbine을 굉장히 빨리 돌리게 될것이고, 이는 과도하게 압축된 공기를 Intake Manifold로 공급하게된다. 이렇게 되면 엔진에 무리가 가고 손상을 입을 수 있다.
따라서, Waste Gate를 통해 적절한 만큼의 Exhaust Gas가 Turbine으로 갈 수 있게 만든다.
2. Shaft를 통해 Compressor에 연결되어 Turbine이 돌때 같이 돌게 만들어준다.
3. Compressor는 Air Intake를 통해 들어온 공기를 압축시켜 이를 엔진으로 주입한다.
Turbocharger는 배기가스를 통해 Turbine을 회전시키기 때문에 Supercharger와 다르게 별도의 엔진출력 손실이 발생하지 않아 효율적이다.
- Ciritical altitude까지 해면고도에서와 동일한 엔진 출력을 발생시킬 수 있는 장점이 있다.: Turbonormalizing
- Supercharger에 비해 더 효율적이다. 엔진 배기가스로 돌아가는 힘으로 공기를 압축시키기 때문에 에너지 사용에 있어서 효율적이다.
- Supercharger에 비해 연료도 덜 먹는다.
하지만 Turbocharger의 단점중 첫번째는 Lag이 있다는 것이다.
Turbocharger가 있는 차를 타보았던 분들은 아마 경험이 있을 것이다. 악셀링을 하면 약간 후에 차의 움직임 반응이 온다.
흔히들 말하는 "터보랙"이다.
이 단점을 제외하고는 Turbocharger의 장점이 요즘 트렌드인 효율성에 알맞기 때문에 가장 일반적으로 많이 쓰인다고한다.
Turbocharger는 공기가 압축될수록 온도가 상승한다. 가장 큰 단점이다.
이미 엔진은 뜨거운데 거기다 압축되면서 더 뜨거운 공기를 집어넣는다는 것은 치명적이다.
이를 줄이기 위해서 Intercooler를 장착하여 바깥의 공기가 압축된 뜨거운 공기를 식혀준다.
따라서, Turbocharger Engine의 출력을 Setting 할 때에는 Engine Oil 온도가 정상범위에 있는지를 확인해주어야한다.
두가지의 차이에 대해 쉽게 잘 설명해놓은 포스팅이 있어 첨부한다!
https://www.boldmethod.com/learn-to-fly/systems/whats-the-difference-turbocharger-vs-supercharger/
What's The Difference Between Turbochargers and Superchargers?
If you have a turbocharger or supercharger in your plane, it means you're able to blast off to cruise altitudes that normally aspirated engines could only dream of. But what's the difference between a turbocharger and a supercharger? And when is each one u
www.boldmethod.com
참고자료 Reference
- FAA PHAK
- 조종사 표준교재 비행이론
- Boldmethod.com
