사. 발동기 계통(ATA 71 Power plant, 72 Eng)

1. 왕복엔진

가. 작동원리, 주요 구성품 및 기능

1) 종류
① 성형 : 방사형, 대형 항공기, 공기저항 많이 받음
② 대향형 : 실린더가 마주보게 배열, 소형 항공기, 공기저항 덜 받음
③ v형
④ x형
⑤ 직렬형
2) 사이클 : 오토사이클 = 정적사이클

① 단열압축 - 정적가열 - 단열팽창 - 정적방열
0-1 흡입 : 흡입 밸브는 피스톤 상사점 전에 열리고 하사점 후에 닫힘
1-2 단열압축 : 흡입 밸브 닫히고 하사점에서 상사점으로 압축 / 상사점 전 점화 = 점화진각 = 화염 전파속도를 고려한 최고압력을 얻기 위함
2-3 : 정적가열
3-4 : 단열팽창 : 두 밸브 닫힌 상태에서 피스톤 하사점으로 밀림
4-1 : 정적방열
1-0 : 배기 : 배기 밸브는 폭발행정 하사점 전에 열리고 다음 사이클 흡입행정 상사점 후에 닫혀 많은 가스 배출, 흡입, 냉각  ② 밸브 오버랩 : 흡입 행정 초기에 흡, 배기 밸브 둘다 열려있어 체적효율 향상, 냉각 효과, 배기가스 배출 / 역화, 연료 소모량 증가

③ 압축비가 높을수록 열 효율 좋아 / 너무 높으면 고열로 인한 디토네이션, 조기점화, 출력감소 발생

3) 구성
① 실린더헤드 : 흡배기 점화플러그
② 실린더베럴 : 피스톤 커넥팅로드 크랭크축 쿨링핀
③ 피스톤 : 압축링(기밀) 오일조절링(윤활) 오일제거링
④ 커넥팅 로드 : 피스톤의 왕복운동을 크랭크축에 전달
⑤ 크랭크축 : 왕복운동을 회전운동으로 바꿔 출력 만듦 / 메인저널, 크랭크 암, 크랭크 핀(커넥팅로드장착)
⑥ 카운터 웨이트 : 크랭크축 정적 평형(크랭크암에 달림)
⑦ 다이내믹 댐퍼 : 크랭크축 변형과 비틀림 진동 방지
⑧ 밸브
⑨ 점화플러그
⑩ 피스톤링 : 기밀유지(압축링), 내부 윤활 조절(오일링), 냉각

4) 밸브간격

: 푸시로드가 하중을 받지 않을 때 밸브 팁과 로커 암 사이 간격 / 간격 크면 밸브 늦게 열리고 일찍 닫혀 밸브 오버랩 감소
/ 크랭크샤프트 회전하며 캠 샤프트 회전해 로브가 푸시로드를 움직이면 로커암이 움직여서 벨브스템과 만나

5) 비정상 연소
① 디토네이션 : 실린더 내 온도, 압력이 임계점을 초과해 자연발화함. 실린더 내 온도, 압력 급상승으로 피스톤, 엔진 파손을 야기하며 노킹 발생
② 조기점화 : 정상 점화 전 실린더 과열부에서 혼합가스를 먼저 점화시킴. 계속되면 디토네이션 됨.
③ 원인 : 높은 압축비, 낮은 옥탄가, 농후한 혼합비
④ 후화(after fire) : 혼합비 농후해서 연소속도 느려짐. 폭발행정 때 다 연소하지 못하고 배기행정 때 배기관에서 연소
⑤ 역화(back fire) : 혼합비 희박해서 연소속도 더 느려짐. 다음 흡입행정 때 실린더 내 화염이 타고 올라감
/ 방지법은 프라이머로 실린더에 직접 연료 분사해 농후 혼합비를 만듦
6) 기화기 : 연소가 잘 되는 혼합비로 연료를 기화시킴
① 종류
- 부자식 : 벤튜리관 지나는 압력차로 기화 / 결빙 위험 있음
- 압력분사식 : 연료 조절 간단 / 결빙 위험 없음
② 구성
- 완속장치(idle sys) : 완속 작동 시 주 연료노즐이 아닌 완속 노즐에서 연료 분사
- 이코노마이저 : 순항 출력 이상의 고출력 시 농후 혼합비를 만들어 디토네이션 방지
- 가속장치(accelerating sys) : 급가속 시 과희박 상태 방지로 연료 추가 공급

 

나. 점화장치 작업 및 작업안전사항 준수 여부

1) 축전지 점화계통 : 배터리 사용해 점화코일에서 승압시켜 스파크 플러그로 점화
2) 마그네토 점화계통 : 외부전원 필요없이 엔진 회전으로 생성
① 저압 마그네토 : 코일 발생 전기 - 배전기 - 점화플러그 - 플러그에 장착된 변압기로 승압 후 점화 / 무거움
② 고압 마그네토 : 저전압 - 코일에서 고압으로 승압 - 배전기 - 점화플러그 / 플래시오버, 코로나방전 위험있음
③ 플래시 오버 : 고고도에서 공기 절연율 감소해 누전 발생
④ 코로나 방전 : 높은 전압 전선 주위 공기가 이온화 돼 통신계통에 나쁨
3) 구성
① 회전 영구자석  
② 코일 어셈블리 : 승압
③ 브레이커 포인트 : E-gap 위치에서 접점 떨어져 열리는 순간 고전압 유도
④ 콘덴서 : BP의 아크를 흡수
⑤ 배전기
⑥ P-lead : 점화스위치와 1차코일 연결 선으로 스위치 ON 시 점화 / 마그네토 접지가 목적 / 단선 시 스위치 꺼도 마그네토 접지가 되지않아(open) 점화가 멈추지 않고 단락(short) 시 점화가 이루어지지 않음
⑦ 점화플러그
4) 점화시기 : 메뉴얼을 따르되 내부 조절 후 외부 조절
① 내부 : 타이밍 라이트로 E-gap 위치와 BP 열리는 순간을 맞춤
② 외부 : 타임 라이트로 1번 실린더 압축 상사점 전 점화진각에 맞춤
③ E-gap : 영구자석 중립에서 BP열리는 순간까지 돌아간 각도 / 이때 가장 강한 불꽃 만듦
④ 최저가능속도(coming in speed) : 마그네토에서 불꽃을 만들 수 있는 엔진의 최소 회전속도
⑤ 킥백 : 시동 시 크랭크축 역회전하는 현상으로 충분한 속도로 회전하기 전까진 점화시기 늦춤

​

다. 윤활장치 점검(기능, 작동유 점검 및 보충)

1) wet sump : 크랭크 케이스 바닥에 오일 저장 / 대향형에 써 / 자세 변화 시 한쪽으로 치우치는 문제
2) dry sump : 엔진 본체 외부 탱크에 저장 / 자세 변화 시 문제 없음
3) 프레셔라인 : 가압
4) 스카벤지라인 : 배유 / 스카벤지 펌프- mcd - 오일쿨러 - 오일탱크 / 열교환기 있으면 쿨탱크 없으면 핫탱크
5) 브리더라인 : 기밀과 외내부 기압차 조절
① 오일탱크 : 벤트홀, 사이트게이지
② 오일펌프 : 악세서리기어박스(보기류)
③ 오일필터 : 바이패스밸브 있음 / (오일필터 막힘 확인 : 차압지시계를 통해 비행전후점검,중간점검 마다 본다)
④ 오일 냉각기 : 윤활 후 돌아오는 길에 연료와 열 교환
⑤ 스카벤지펌프 : 열팽창과 공기혼합에 따른 부피 팽창 상태이므로 라인 더 큼 / 필터 막히면 이카스 뜸
⑥ mcd 후 오일분광검사 soap 스펙트로메트릭 오일 애널리시스 프로그램 : 오일 샘플 채취해 탄소봉에 찍어 태우고 색으로 금속 확인
⑦ 압력 릴리프 밸브 : 과도한 오일 압력 제한
*컴퍼넌트 - 어셈블리 - 파트

6) 오일작용

① 마찰감소
② 냉각
③ 기밀
④ 윤활
⑤ 방청
⑥ 완충

 

라. 주요 지시계기 및 경고장치 이해

1) 회전계 : 기관축의 회전수 측정

2) 온도계

전기 저항식 : 외부 대기 온도, 기화기 온도, 윤활유 온도

열전쌍식 : 실린더 헤드 온도, 배기가스 온도

3) 윤활유 온도계 : 전기 저항식

4) 윤활유 압력계

5) 연료 압력계

6) 작동유 압력계

7) 액량계 : 부피는 갤런, 무게는  파운드 / 고도에 일정하도록 파운드로 씀 

마. 연료계통 기능(점검, 고장탐구 등)

1) 연료탱크
2) 부스터 펌프
3) 선택 및 차단 밸브
4) 필터
5) 엔진구동펌프
6) 연료압력계
7) 기화기
8) 실린더

바. 흡입, 배기 계통

1)흡배기 계통
① 과급기 : 고도가 증가함에 따라 감소하는 공기압력 증가시킴 / 연료소비율 감소, 디토네이션 방지하는 인터쿨러 사용
- 슈퍼차저 : 크랭크 축으로 구동(회전력 손실있음)
- 터보차저 : 배기가스로 구동

 

2. 가스터빈엔진

가. 작동원리, 주요 구성품 및 기능

1) 가스터빈엔진

① 터보제트 : 고온, 고압 배기가스로 추력 얻고 무게 가볍, 구조 간단, 전투기 / 소음 크고, 연료 소비 높음

② 터보프롭 : 제트보다 터빈 단 수를 늘려 압축기를 돌리고 남은 에너지로 프로펠러를 돌려 추력을 만듦

③ 터보샤프트 : 독립 회전하는 자유터빈에서 만드는 출력 100%로 회전날개 돌림 = 헬기

④ 터보팬 : 대량의 공기를 비교적 느린 속도로 분사해 추력은 감소하지 않고 추진효율을 높인 엔진

- 이착륙 거리 짧음, 소음 적음, 연비 좋음 = 민항기
- 고바이패스 엔진 : 흡입구로 들어온 공기를 대부분 우회시킴 = 민항기
- 저바이패스 엔진 : 연소실로 많이 보냄 = 전투기

- 바이패스비 : 팬을 지나 엔진코어를 우회하는 2차공기 /  엔진코어로 흐르는 1차 공기의 유량의 비 
바이패스비가 높다는 것은 연소실을 지나는 것 보다 팬을 지나는게 많다 = 추친효율 좋다, 연료 절감, 소음 감소

2) 사이클 : 브레이턴 사이클 = 정압 사이클
단열압축 - 정압가열 - 단열팽창 - 정압방열
1-2 단열압축
2-3 정압가열
3-4 단열팽창
4-1 정압방열

3) 압축기 : 공기를 압축해 연소실로 보냄, 고온고압 블리드에어( 방빙, 객실 여압, 냉난방, 공압식 시동 등 사용)공급

① 종류

- 원심형 : 임펠러(흡입공기 가속) - 디퓨저(속도E를 압력E로) - 매니폴드 / 소형 가스터빈엔진, APU

- 축류형 : 로터 - 스테이터

② 특징
- IGV : 압축기 입구 깃(vane), 흡입 공기를 압축하기 가장 좋은 각도로 유도, 실속 방지
- VIGV(Variable~) : 움직일 수 있는 IGV로 연료압으로 작동
③ 압축기 실속 원인
: 느린 흡입 속도, 빠른 RPM, 높은 CDP(흡입속도 감소시킴), 높은 CIT(공기밀도 감소), 높은 연소실 압력
④ 압축기 실속 결과
: EGT 상승, RPM 감소, 출력 감소, 서지
⑤ 방지법
- 다축식 구조 : 실속 여유 늘리고 높은 압력비 얻음
- VSV : RPM에 따라 스테이터 베인 각을 바꿔 유입되는 공기의 받음각 일정하게 유지
- VBV : 초크현상으로 누적된 공기를 빼며 공기가 들어가도록 도움 / 시동 시, 저rpm에 사용
- VIGV : 공기 흐름을 압축하기 가장 좋은 각도로 유도

4) 연소실

① 종류
- 캔
- 애뉼러
- 캔-애뉼러

② 애뉼러를 기준으로 설명
- 1차 연소영역의 1차 공기는 2~30%로 선회깃(swirl guide vane)을 거쳐 들어옴
- 15:1 정도의 혼합비 유지
- 2차 연소영역의 2차 공기는 7~80%로 혼합하여 냉각되는 영역
- 라이너 안쪽 벽을 타고 루버를 통해 연소실 벽면에 공기막 형성, 라이너 가운데로 모아 벽면 타는 것 방지
- 1차 노즐 : 시동 시 중앙에서 넓게 뿌림
- 2차 노즐 : 아이들링 이후 가장에서 길게 뿌림

5) 터빈
① 연소실의 고온 고압 가스를 팽창시켜 회전운동 시킴

② 이 동력으로 압축기, 발전기, 엔진 구동펌프가 들어있는 기어박스 등을 돌림
③ 종류
- 충동터빈 : 반동도 0 / 스테이터 수축형(기체 팽창 - 압력 감소 - 속도 증가), 로터 일정 / 부딪히는 충동력으로 회전
- 반동터빈 : 반동도 50 / 스테이터, 로터 수축형(기체 팽창 - 압력 감소 - 속도 증가) 이 반동력으로 로터 회전
- 충-반동터빈 : 루트는 충동, 팁은 반동의 형상
④ 터빈 깃 냉각방법
- 대류냉각 : 깃 내부 통로로 블리드 에어 지나게 함(가장 많이 사용)
- 충돌냉각 : 깃 내부 설치한 작은 구멍 뚫린 관으로 블리드 에어 나와 앞전에 충돌시켜 냉각
- 공기막냉각 : 깃 표면 작은 구멍에서 블리드 에어 나와 공기막 형성
- 침출냉각 : 다공성 재료로 깃 표면 전체에서 냉각 공기. 실용X
⑤ TCCS(turbine case cooling sys) = ACCS(active clearance control sys)
- 터빈 케이스를 냉각해 블레이드와 케이스 사이 간격을 최소로 만들어 엔진효율을 높여 연비 좋게 만듦
- 케이스 밖에 공기 매니폴드를 달아서 냉각공기로 팬 압축공기를 사용해 케이스 수축
6) 엔진
① 종류

- 단축엔진 : 축이 하나
- 2축 엔진 : N1(LPC+LPT), N2(HPC+HPT) / 실속 방지, 더 높은 압력비, 시동 시 HPC만 돌려 부하 줄임
- 3축 엔진 : 2축 엔진에서 팬과 LPC/LPT가 연결되어 있는데 팬이 훨씬 커서 최대 효율을 내는 회전수가 다르다. 이를 보완한 것
② 구성

엔진 시동기 : 압축기를 회전시켜 시동걸고 엔진이 자립 회전속도에 도달할 때 까지 압축기를 돌림
- 전기식 : 소형 엔진
- 공기식 : 대형기 / 공기터빈식(압축공기 공급받아 기어박스-엔진 압축기 돌림) / 공기충돌식(소형기) / 가스터빈식
- 대형기에 공기식을 쓰는 이유는 전기식보다 가볍고 시동토크가 크다
③ 스타팅

- 스타팅 : BAT S/W ON - APU starting - APU BLD air - Pneumatic starter회전(G/B) - HPC회전(N2) - N1 회전
④ 세척

- 고온 부 탄소찌꺼기는 화학적 세척만으로 안돼

- 블래스트같은 기계적 세척을 하고 부식처리(컴파운드 섞어 연료노즐에 분무하고 압축공기로 불어냄)

나. 점화장치 작업 및 작업안전사항 준수 여부

1) 점화계통
① 종류
- 유도형 : 진동자로 직류를 맥류로 바꾸고 변압기에서 승압 후 점화
- 용량형 : 커패시터에 전하를 저장했다가 고에너지 스파크로 점화(많이 사용)

② 왕복엔진과 차이
- 왕복엔진은 계속 점화

- 가스터빈은 첫 시동에 몇 초 작동, 타이밍 장치 필요x, 이그나이터 교환x
③ 구성
- Excitor : 저전압을 고전압으로
- Ignition lead wire : 고압선
- Ignition plug : 연소실 내에 불꽃 발생

④ 검사 및 정비

- 점화장치(파손), 플러그(부식), 도선(벗겨짐) 상태 점검

- 이상 있으면 벤치체크 수행

다. 윤활장치 점검(기능, 작동유 점검 및 보충)

1) 윤활장치 
① 역할 : 기밀, 냉각, 방청, 윤활, 완충, 청결
② 종류
- 고체 : 운모, 흑연 / 저속작동 장비
- 반고체 : 그리스 / 주기적 윤활 필요한 곳
- 액체 : 합성유 / 가스터빈엔진
③ 구비조건
- 낮은 점성, 휘발성, 기화성, 마찰
- 높은 유동성, 인화점, 내열성, 점도지수
④ 분광시험(Spectrometric Oil Analysis Program)
- 시료를 채취해 금속 성분 마모 정도와 엔진 상태를 검사
- 엔진 정지 후 30분 이내 시료 채취
⑤ 오일 공급 계통(pressure oil sys)
- oil tank
- oil pump
- main oil filter
- oil pressure regulating v/v
- fuel oil heat exchanger
- oil tube, oil nozzle
⑥ 오일 배유 계통(scavenge oil sys)
: 공기와 이물질 혼합돼 부피증가
- scavenge pump
- oil tube
- magnetic chip ditector (오일튜브에 있음)

- deoiler : 공기와 오일 분리
이후 오일 탱크로
⑦ 브리더 계통(breather sys = vent sys)
: 오일시스템의 일정한 압력 유지
- 압축기
- 터빈
- 기어박스 섬프
- 오일탱크 섬프
⑧ 탱크
- Hot tank : 열교환기가 압력라인에 있어 공급 시 냉각, 탱크로 배유 시 뜨거운 상태로 들어옴
- Cold tank : 열교환기가 스카벤지라인에 있어 계통을 돌고 들어오는 윤활유가 냉각된 상태로 들어옴

⑨윤활계통
- wet sump sys : 윤활유가 다시 모이는 섬프 = 윤활유 탱크
- dry sump sys : 별도의 윤활유 탱크를 가진 계통 / 섬프에 모인 것 배유펌프를 통해 탱크로 보냄
⑩ 윤활유 보급 시기 절차
- 엔진이 완전 식기 전 과보급을 막기위해 30분 이내 / 30분 이후는 드라이 모터링 후 윤활유 데운 후 보급
- 윤활유 보급 점검문 연다
- 사이트 게이지 확인해 부족하면 보충
- 필터 캡 열었을 때 연료 냄새나면 데스트 킷으로 오염 여부 확인
- 풀 마크 까지 보충 후 필터 캡 닫음
- 다른 엔진오일과 섞어서 사용 금지
​⑪ 모터링

- dry : 점화, 연료 OFF > 엔진 내 잔여 연료 배출

- wet : 점화 OFF, 연료 ON > 연료 분사 상태 점검 > 드라이 모터링 필수

라. 주요 지시계기 및 경고장치 이해

1) 가스터빈 지시계기
① 회전속도계(tachometer) : 압축기의 분당 회전수를 최대 rpm의 백분율로 나타내는 계기
② 배기가스온도계(EGT) : 배기가스를 크로멜-알루멜 열전쌍으로 측정한 온도를 표시
③ 엔진압력비계기(Eng Pressure Ratio) : 터빈 출구압(Pt7)과 압축기 입구압(Pt2)의 비
④ N1 LPC LPT 회전속도 , N2 HPC HPT 회전속도
⑤ oil pressure, oil temperature

⑥ 연료 압력계

마. 연료계통 기능(점검, 고장탐구 등)

1) 구성
① 연료탱크
② 부스터펌프 : 엔진의 연료펌프까지 저압으로 보내기 위함 / 릴리프밸브, 바이패스밸브, 체크밸브 있다
③ Shut off, select v/v
④ 연료 펌프 : 부스터 펌프 이후 LP 부분 이후 열교환기, 메인 필터 이후 HP
⑤ FCU : RPM, CDP, CIT, PLA 네가지 입력요소로 조절 (컴퓨팅 섹션) / 계산된 만큼 조절해 사용(미터링 섹션)
⑥ P&D V/V : Pressurizing 1차 연료는 시동 시 압력이 어느정도 있어야 하고 2차 연료는 시동 후 점화
/ Drain은 엔진 끄고 남은 연료 드레인 하는 역할 
⑦ 연료 매니폴드
⑧ 연료 노즐 1차 2차 나뉨
⑨ 섬프 드레인 시 키트 꽂아 불순물 빼내 키트 색 변화로오염도 확인(30분 정도 기다렸다 뽑음)

* EEC(Electronic eng control), FADEC(Full authority digital eng control)
- EEC : FADEC의 구성품으로 현대기에는 FCU 대신 달려 전자식으로 제어
LPT위에 있으며 EEC에서 신호 받아(컴퓨팅섹션) HMU(미터링섹션)을 통해 연료량 조절
RPM, CDP, CIT, PLA, VSV, VBV, N1, N2 RPM, HPTACC, LPTACC(액티브클리어런스컨트롤)
- FADEC : 엔진을 최적의 상태로 작동시키기 위해 여러 신호를 받아 처리하는 시스템
EEC, 연료량 4가지 요소, VSV, VBV, 쿨링SYS, TCCS 등 

바. 흡입 및 공기흐름 계통

1) 흡입 덕트 : 흡입공기를 압축하기 좋은 속도와 상태로 보냄 / 디퓨저같은 역할
① 아음속기 : 확산형
② 초음속기 : 수축-확산형

③ 램회복 : 고속 공기흐름으로 흡입구 내 부압 생김 > 압축비 증가
2) 점검사항
① 공기 흐름에 영향 줄 수 있는 표면의 균열, 파손 점검
② 방빙 계통(압축기 블리드에어를 흡입구 립의 내부 순환), 스크린 점검

사. Exhaust 및 reverser 시스템

1) 배기 덕트 : 배기노즐을 지나며 팽창하고, 고속으로 분사
① 아음속기 : 수축형 (속도증가 - 추력증가)
② 초음속기 : 수축-확산형 (수축-압력감소, 가속도 증가=음속도달 / 확산-초음속에 의한 압력감소가 속도 증가 유발)
③ 후기연소기 : 터보제트엔진에 더 많은 추력을 얻기 위해 연소실에서 모두 연소하지 않고 나머지 공기에 연료를 분사 후 점화해서 추력을 50% 증가시킴
④ 물 분사장치 : 이륙 시 출력을 높이기 위해 물+알코올(부동, 연소온도 높이기 위함) 혼합액을 압축기 입구나 디퓨저 출구에 분사. 흡입 공기 온도 낮아지고 공기 밀도 높아져 출력 증가
⑤ 배기소음 : 저주파를 고주파로 바꿔 줄일 수 있는데 배기가스, 공기 상대속도 줄이거나 혼합되는 면적 늘려 소음 줄임(배기노즐 단면을 꽃 모양으로, 멀티튜브 모양으로)
2) 역추력장치 : 착륙거리 단축을 위해 배기가스 진행방향을 반대로 분사해 제동력을 줌
① 스로틀이 아이들 위치 이하 시 시작
② 케스케이드 : 바이패스 공기를 통한 방향전환
③ 클램쉘 : 조개모양 콘으로 배기가스를 기계적으로 역류

아. 세척과 방부처리 절차

1) 항공기 세척

알칼리 세척 : 위험성 적음, 많이 사용

솔벤트 세척 : 추운날씨, 심한 오염, 제거 시 깨끗한 헝겊사용, 이후 건조 필수

2) 동력장치 세척 : 케로신, 솔벤트

3) 방부처리 : 부식 제거 후 화학처리(알로다인, 아노다이징)

 

자. 보조동력장치계통(APU)의 기능과 작동

1) 보조동력장치(APU)

① 비행 중 엔진 결함 시 보조

② 지상에서 정비 및 시동 시 보조
- 지상에서 시동거는 엔진에 압축공기, 에어컨용 압축공기, 전력 제공
- 가스터빈엔진, 교류발전기, 제어장치로 구성
- 테일 섹션에 위치하여 동체에서 접근
- 기체 연료탱크에서 연료 얻어 사용, 시동 시 배터리에서 전력 얻어 사용

- 하나의 작은 가스터빈엔진이라고 보면 돼
③ 순서

- Bat sw on

- 마스터 스위치 start

- apu fuel v/v, air inlet door 작동

- rpm 50% starter 분리

- 95% 점화중단

- 서비스 속도 도달 시 공압과 전력 얻음


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