항공기에는 여러 한계가 정해져 있고, 이건 헬기에서도 다르지 않음.
그 중 동력 한계는 보통 엔진과 미션에 의해 정해지는데, 종류를 한번 알아보자
아파치의 ENG 페이지
보통 위 페이지에 나온 TORQUE, TGT(Turbine Gas Temperature), Np/Nr/Ng(각각 파워터빈(엔진 출력축), 로터, 가스발생기(엔진 코어) RPM)이 비행에 중요한 요소이고,
그중 토크, TQT, Ng가 일반적인 동력 한계를 결정함.
일반적인 터보샤프트 엔진의 구조
압축기-터빈을 표시한 초록색 부분의 회전속도가 Ng(N1), 뒤로 나가는 출력축(보라색)의 회전속도가 Np(N2).
Np와 Nr은 일반적으로 동일하고, 100%전후로 유지됨. (오토로테이션 등 상황에선 Np가 더 낮아질 수 있음)
1. 토크
엔진과 기체 모두 영항을 받는 수치로, 엔진의 출력을 나타냄.
1-1.엔진 토크 리밋
T700-701C의 성능표
2.5분/OEI(One Engine Inoperative), 10분(보통 이륙마력), 30분, 순항으로 나눠짐.
일반적으로 엔진 성능에서 말하는 토큐는 이륙마력으로, 그 출력을 계속 낼 수 있는게 아니라 한시적으로 사용할 수 있는 토크임
엔진에서 정해지는 토크 제한의 경우, 보통 TGT나 Ng 제한치를 한번에 보기 쉽게 해놓은거임.
높은 토크 = 높은 출력 = 더 많은 연료 소모(로 인한 온도 상승) = 더 높은 Ng(원심력에 의한 파손 가능성) 이 성립하기 때문에 종합 수치로서 보여준다고 생각함 편함
물론 실제 항공기는 각각의 계기가 따로 있는게 보통이라 그냥 엔진 스펙 정도로 보면 편함
1-2.기체 토크 리밋
이게 일반적인 토크 리밋임
위의 엔진 토크 리밋은 해당 엔진이 최대로 낼 수 있는 출력이지만, 그걸 받아서 구동계를 돌려주는 기어박스가 버틸 수 있냐는 다른 문제가 됨
UH-60의 주기어박스
트랜스미션이 토크를 버틸 수 있는 한계가 있기 때문에, 제한 조건에 따라 엔진 출력을 100% 못 쓸 수 있음.
다시 T700-701C를 보면 (401C도 출력은 동일함) 2.5분 1940, 이륙 1890, 순항 1662SHP를 내고, 이 엔진은 AH-64D, UH-60L, UH-1Y등에 사용됨.
근데 자료를 찾아보면 알겠지만, 아파치와 블랙호크는 1890마력으로 설명하는게 대부분인데, 베놈은 1828마력, 그것도 2.5분 출력임(순항은 1546)
베놈의 경우처럼 같은 엔진을 사용해도, 기어박스의 제한때문에 출력을 의도적으로 낮추기도 함
날다가 이꼴나면 다 죽거든
V-22는 기어박스 파손 문제로 몇번의 사고와 그라운딩을 겪기도 함.(23년 11월 일본 사고, 24년 12월 뉴멕시코 사고).
(토크 리밋 문제는 아니고 기어박스 설계 결함임)
그래서 엔진이 2개 이상 달린 헬기의 경우, OEI 상황에서는 토크 제한치가 늘어나기도 함.(이 경우엔 엔진 토크 리밋이나 tgt, ng등에 의해 제한)
2.온도
TGT, TOT(Turbin Outlet Temp'), ITT(Interstage Turbin Temp'), MGT(Measurd Gas Temp')등 기종마다 다르긴 한데, 엔진 열피로/손상 제한임
터빈은 연소실에서 막 연소된 공기를 받아 회전하기때문에, 고열에 노출됨.
이걸 해결하기 위해 여러 방법을 쓰긴 하지만, 한계는 있기 때문에, 온도를 제한해야함(정상 운용범위여도 사용에 따라 누적되기 떄문에 일정 시간마다 교환하는게 일반적)
사실 터빈을 구성하는 금속의 녹는점 이상에서 운용하며 그걸 여러 기술로 버티는 식인데, 그걸 넘으며 말 그대로 부품이 녹거나, 그렇지 않더라도 회전하는 엔진 특성상 크리프 현상이 발생해 엔진 내부를 긁어버리며 파괴될 수 있음
온도 리밋은 일반적으로 엔진 시동시나 엔진 내부 오염에 의해 발생하거나 운용시엔 고온/고고도 환경에서 발생함. 공통적으로 외부 공기 흡입량이 적어지는 상황인데, 외부 공기로 터빈을 냉각하기 때문임.
시동시에는 적은 회전수로 인해, 고온/고고도는 낮은 공기밀도로, 엔진 내부 오염은 효율 감소로 흡입하는 공기가 줄어들면서 tgt가 올라가는 현상을 보임.
헬기는 보통 Ng 리밋에 걸리는게 일반적이지만, 일부 헬기나(치누크) 고산지대(아프간)의 경우, 터보프롭 항공기들은 이게 더 일반적인듯.(임계고도를 기준으로 낮으면 토크리밋, 높으면 온도 리밋)
3. Ng
(N1이라고 하기도 하는데, 보통은 Ng를 씀)엔진 출력이 높아짐에 따라 엔진의 회전 속도도 증가하고, 그에 따른 여러 문제를 방지하기 위해 있음.
엔진에 따라 제한 이유가 달라서 내가 아는거만 씀
CDP제어
압축기를 빠져나갈때의 공기 압력을 CDP라 하는데, 이게 너무 높아짐 연소된 가스가 늘어나며 출력축(파워터빈)을 과속시키거나 과도한 부하를 줘 손상시킬 수 있음.
엔진 제어 시스템이 현대화된 경우, 공기 밀도를 바탕으로 Ng제한치를 임의로 낮춰 CDP를 조절하기도 함.
압축기 실속 방지
압축기의 블레이드도 일종의 에어포일이고, 실속이 발생할 수 있음. 엔진이 블레이드 각도를 조절하기도 하지만, 이것도 제한이 있고 어느 선을 넘어감 압축기 실속이 발생함.
원심력에 의한 피로
엔진은(소형 엔진일수록) 수만 RPM으로 회전하는데(T700은 100%에서 44700RPM), 여기서 생기는 금속 피로로 엔진이 손상될 수 있음.
번외. 계기의 발전
엔진만 해도 이정도 제한치가 존재하고, 속도/고도/자세 등 여러 제한이 추가로 존재함.
휴이
구형은 이렇게 아날로그 바늘에 녹색/황색/적색 선을 통해 표시했고, 나름의 장점도 있지만(대략적인 수치를 한눈에 보기 좋음) 파악하기 힘들었음
UH-60L
좀 더 발전한 70년대의 미국 기체들을 보면 이런 수직 디지털 계기로 발전함.
(사진은 적/황/녹색이 동시에 들어오는데, 실제 작동중엔 해당하는 범위의 색만 표시됨(정상임 녹색만 켜짐))
이렇게 되면 제한을 넘은 부분이 있는 경우 바로 파악하기 쉬워짐
UH-60M, 처음의 아파치도 같은 개념
글래스콕핏에선 화면에 통합되고, 리밋을 넘은 경우 강조하거나 운용 한계 시간을 자동으로 카운트해줌.
최신 항공기는 FLI(First Limit Indicator)를 이용하는데, 중앙의 바늘은 여러 수치중 가장 제한치에 가까운 수치를 표시해줌.
이러면 여러 수치를 모니터링 할 필요 없이, 저 바늘이 10(100%)에 닿지만 않게 운용하면 됨.
수치가 초과하는 경우(우측의 TOT) 강조표시가 되고, 중앙 2번 바늘도 134%를 지시하는걸 볼 수 있음.
현직이신가
최신이 좋긴하네
올만에 보는 좋은 글이네
기계공학 너무 어렵다
정비할때 생각나노 ㅋㅋㅋ 여담으로 n2랑 nr은 RPM 계기에 회전수가 아니라 페센트(%)로 현시되는데, 엔진과 로터가 연결되어 있음을 아주아주 단순하게 표시한거임ㅋㅋ
둘은 트랜스미션을 거쳐 직접적으로 연결되어 있어서 N2(30,000rpm정도)와 Nr (200rpm정도)은 RPM 자체는 크게 다르지만 비율적으로 같은 정도를 표시함. N2는 정상인데 Nr이 떨어지기 시작하면 동력전달 계통이 끊어진 것이라서 엄청 큰일난 상황임
T-700은 정말 좋은 엔진이고 대한민국의 많은 정비사들이 샤프트 엔진을 배울때 이 엔진으로 배우는데 샤프트 엔진 전체적인 구조를 알기에도 좋지만, 이 엔진의 정말 차별화된 멋진 부분은 IPS 계통임. 정말 섹스 그 자체.
파워터바인이 한장뿐인데 여러개 달아주면 효율이 좀더 좋아지는거 아닌가?
@ㅇㅇ(116.33) 단순히 생각하면 그럼. 근데 터빈은 항상 스테이터 로터가 한 세트임. 디스크가 여러 개면 전면 면적을 줄일 수 있지만 엔진 길이가 길어지고 무엇보다 무게가 많이 늘어남. 정비성도 떨어지고, 근데 내 생각에 가장 큰 이유는 돈임. Hot Section은 기본적으로 부품이 존나 비쌈.
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조회수 보니까 실붕이들 가볍게 글 눌러봤다가 화들짝 도망가버렸냐 ㅋㅋ
그런데 공기가 어떻게 연료가 되는거야? 개신기하당
공기가 연료는 아니구 공기를 꾹꾹 눌러담은 곳에 연료를 뿌리고 터트려서 동력을 만듦
미션하고 로터 사이에 클러치는 없는건가?
클러치 있긴 한데 자동차에 있는 클러치보단 자전거 뒷바퀴 생각하면 됨. 비상시에 엔진이 꺼져도 로터는 관성으로 계속 돌면서 착륙할 수 있게.
군사갤 홍어 좌빨 병신들 군사갤 홍어 좌빨 병신들
진짜 죽을때까지 전혀 알 필요없는 지식이네 괜히 내 뇌용량만 손해 봄
흠 완벽히 이해했어 - dc App
나 서울대 항공우주인데 뭔소린지 모르겟다ㅇㅇ
스누에 글써봐 당장 ㅋㅋ
에타나 스누라이프 인증좀
좆문가들은 항상 어렵지도 않은 걸 어렵게 설명하는 재주가 있네
걍 니 지능이 낮은걸 그렇게 딸치고 싶은거겠지
@ㅇㅇ(211.235) 어렵지도 않다는데 왜 내 지능이 낮니 니 문해력이 낮은 거지 ㅋㅋ
@ㅇㅇ(211.235) 지능이 낮으면 의도 하나 파악하는 것도 힘들구나 잘 배우고 간다
@ㅇㅇ(220.82) 그래그래 이글이 어려운 설명으로 보였던 부족한 친구구나 그럴수 있지
@ㅇㅇ(39.127) 그냥 기술서적 내용 열거하는 건 중학생도 하지 일타 강사가 왜 있겠어 모질아 ㅋㅋ
@ㅇㅇ(39.127) 이런 애들은 왜 항상 논리적이지 못 할까? 슬플 뿐이야 퓨퓨
@ㅇㅇ(39.127) 자신의 지식을 자랑하고 싶은 욕구를 충족시키고 싶었다고 솔직하게 인정하면 모두 이해해 줬을 텐데 안타까울 뿐이야
@ㅇㅇ(220.82) 똑똑한 너는 꼭 헬기 정비 일타강사 찾아다니면서 살아라 이기 ㅋㅋㅋㅋ 주제부터 간단히 압축해서는 설명이 안되는 내용인데 세줄요약 안썼다고 징징대는게 딱 지능낮으면서 자아만 비대한 이대남스러워서 웃기네
@ㅇㅇ(39.127) 이기 ㅋㅋㅋㅋ <- 정곡을 찔려서 긁혔다는 강력항 증거
@ㅇㅇ(220.82) 말투 꼬투리나 잡는게 그 낮은 지능으로는 쿨찐짓 말고는 할 수 있는게 없나보네 ㅋㅋ 전형적인 펨코가 어울리는 이대남이노 ㅋㅋ
@ㅇㅇ(39.127) 얼마나 잘 배워본 경험이 없었으면 간단히 압축해서 설명이 안 되는 내용이라고 단언할 수 있는 거징 아무도 너의 인성 때문에 그렇게 까지 노력하고 싶지 않았던 거 아닐까? 세상이 다 그렇다고 단언하기 전에 자기 자신을 좀 돌아봤으면 ㅠ
@ㅇㅇ(39.127) 그래그래 그렇게 평생 뭐든 어렵게 배우면서 살아가렴 ㅋㅋ 남들에게 폐는 끼치지 말고 꼰대처럼
@ㅇㅇ(220.82) 이새낀 지가 하는 말이 뭔지도 모르네 밑천 다 털리는게 부끄럽지도 않나
@ㅇㅇ(39.127) 뭐 그런 장애인이니까 애초에 지능낮은 댓글을 달았겠지 ㅇㅇ 이해한다
@ㅇㅇ(39.127) 웅? 니 말에 아무 논리가 없지 내 말이 그렇지는 않은데? 드디어 박살난 자존심 때문에 문해력이 지하실을 뚫어 버린 건가? ㅠ
@ㅇㅇ(39.127) 쿨하게 퇴장하고 싶어도 능력이 안 되서 못 하는 너! 너무 불쌍해 ㅠ
니 대가리가 좆무식한거야 빡대가리새끼야ㅋㅋ
어렵지도 않은거면 어렵게 듣지도 않을텐데 그치?
헬기 현대전에 병신이라는데 맞음?
병신이라기 보다는 효율 떨어진거지 드론에게 따여서
하지만 에어울프가 출동하면 어떨까
대체 나한테 왜 이러는거임 ??
흐음
헬기 한대 뽑을까 했는데 이거 보고 맘 접는다
헬기는 최대한 안 타는게 무병장수의 길임. 원래가 불안정할수 밖에 없는 날탈것.
코비 따라 가쟈
EMP 샥
이게 왜 실베에,,,
그래서 비행기가 날으는 원리가 뭐요?
헬기는 뭐 하늘애 뜨는게 기적이지 엔진에서 동력을 축을 바꿔가며 기어로 전달하는거 자체가 이미 무리니깐. .거기디 블레이드 끝단에서 중심축과의 거리로 인한 속도차이는 어마어마 그잡체..ㅎ 대딘하긴해
썸넬 히토미 엑스레이짤같은건줄알고 눌렀는데
T700은 명품 엔진이지 근데 보기품이 진짜 존나게 비싸다 ㅅㅂ
온도 리밋 관련해서 보완하면 시동온도가 일정이상 초과하지 않도록 규제하고 운용할때 특정온도를 특정시간을 초과하지않도록 규제를 주는 경우가 일반적임. 그리고 터빈 냉각은 외부공기가 아니라 압축기 공기로 냉각시키는 경우가 일빈적임. 그리고 실무에서 운용중 TGT초과하는 상당수의 경우는 연료계통 찐빠로 과연료 투입시 혹은 시동시 연소기내 잔여연료 영향성이 높음
중고 쿵쾅이 아줌마 = 난쟁이