항공기 엔진 시동

항공기 엔진 시동

Boeing B-52 Stratofortress에서 에어 스타트 호스를 분리하는 지상 승무원

1903년 라이트 형제가 첫 동력 비행을 한 이후 항공기 엔진 시동의 많은 변형들이 사용되어 왔다.사용된 방법은 경량화, 조작의 단순성 및 신뢰성을 위해 설계되었습니다.초기 피스톤 엔진은 손으로 시동되었고, 기어드 수동 시동, 전기 및 카트리지 작동식 시스템이 전쟁 사이에 개발되었습니다.

터보젯, 터보샤프트 및 터보팬과 같은 가스터빈 항공기 엔진은 종종 공기/공압 시동을 사용하며, 현재는 일반적인 시동 방법으로 간주되는 내장 보조 동력 장치(APU) 또는 외부 공기 압축기의 블리딩 공기를 사용한다.APU(또는 원격 컴프레서)를 사용하여 엔진을 하나만 시동하면 되는 경우가 많습니다.APU 블리딩 공기를 사용하여 첫 번째 엔진을 시동한 후에는 작동 중인 엔진에서 크로스 블리딩된 공기를 사용하여 나머지 엔진을 시동할 수 있습니다.

피스톤 엔진

수동 시동/프로펠러 스윙

프로펠러를 흔들어서 항공기 피스톤 엔진을 수동으로 시동하는 것이 가장 오래되고 간단한 방법이며, 탑승 시동 시스템이 없어 상당한 중량 절감을 제공한다.크랭크축에 대한 프로펠러의 위치는 엔진 피스톤이 스윙 스트로크 중에 상사점을 통과하도록 배치됩니다.

점화 시스템은 일반적으로 상사점 이전에 스파크를 발생시키도록 배치되므로 수동 시동 중에 엔진이 후진할 위험이 있습니다. 이 문제를 방지하기 위해 일반적인 에어로 엔진 점화 시스템에 사용되는 두 마그네토 중 하나에 '임펄스 커플링'이 장착됩니다. 이 스프링 장착 장치는 상사점 및 상사점까지 스파크를 지연시킵니다.lso는 마그네토의 회전 속도를 높여 더 강한 스파크를 생성한다.엔진이 점화되면 임펄스 커플링이 더 이상 작동하지 않고 두 번째 마그네토가 ^[1]켜집니다.에어로 엔진의 용량이 커지고 1인용 프로펠러의 스윙이 물리적으로 어려워짐에 따라 지상 승무원들은 손을 잡고 팀을 이루거나 프로펠러 끝에 밧줄이 달린 양말을 한 프로펠러 블레이드 위에 장착하는 캔버스 ^[2][3]양말을 사용했다.이는 엔진 손상을 방지하기 위해 시동을 걸기 전에 하부 실린더에 갇힌 오일을 배출하기 위해 이루어지는 레이디얼 피스톤 엔진의 수동 "회전"과는 다릅니다.이 둘은 비슷해 보이지만, 수동 시동은 엔진 시동을 걸기 위해 소품에 날카롭고 강한 "윙크"를 수반하지만, 뒤집기는 소품을 정해진 양만큼 돌리면 됩니다.

단독 조종사의 수동 시동, 높은 스로틀 설정, 브레이크 미작동 또는 휠 초크 미사용 중 사고가 발생했으며, 이 모든 사고는 조종사가 ^[4]조종하지 않은 상태에서 항공기가 출발하는 결과를 초래했다.점화 스위치와 스위치를 실수로 'ON' 상태로 둔 상태에서 '엔진 회전'을 해도 스파크 플러그가 점화될 때 엔진이 예기치 않게 시동될 수 있기 때문에 부상을 입을 수 있습니다.스위치가 시작 위치에 있지 않으면 피스톤이 상사점에 도달하기 전에 스파크가 발생하여 프로펠러가 격렬하게 반발할 수 있습니다.

헉스 스타터

Hucks 스타터(제1차 세계대전 중 Bentfield Hucks에 의해 발명됨)는 지상 승무원을 위한 기계 교체품입니다.차량 섀시를 기반으로 한 이 장치는 클러치 구동축을 사용하여 프로펠러를 회전시키고 엔진 시동 시 해제됩니다.Hucks 스타터는 Shuttleworth Collection에서 출발 기간 ^[3]항공기를 위해 정기적으로 사용됩니다.

당김줄

자동 유지 모터 글라이더(종종 '터보'라고 함)에는 시동 시스템이 없는 소형 2행정 엔진이 장착됩니다. 접지 테스트는 코드가 프로펠러 보스를 감싸고 감압기 밸브 작동과 함께 빠르게 당겨집니다.이 엔진은 감압기를 작동시키고 공기 속도를 높여 프로펠러를 풍차함으로써 비행 중에 시동됩니다.슬링비 팔크 모터 글라이더의 초기 모델은 조종석에 장착된 풀 스타트 ^[5]시스템을 사용합니다.

전기 시동 장치

항공기는 배터리와 작은 풍력 발전기로 구동되는 전기 시스템을 1930년경 갖추기 시작했다.이 시스템은 처음에는 시동 모터를 구동할 만큼 강력하지 않았습니다.엔진 구동 발전기의 도입으로 문제가 ^[6]해결되었다.

에어로 엔진용 전동 스타터 모터의 도입은 추가 무게와 복잡성을 희생하면서 편의성을 증가시켰습니다.그것들은 높은 기장과 접근하기 어려운 엔진을 가진 비행선들에게 필수품이었다.온보드 배터리, 접지 전원 또는 둘 다에 의해 구동되는 스타터는 조종석에 있는 키 또는 스위치에 의해 작동됩니다.키 시스템은 보통 마그네토 ^[6][7]전환을 용이하게 합니다.

추운 외부 조건에서는 비스코스 엔진 오일로 인한 마찰로 인해 시동 시스템에 높은 부하가 걸립니다.또 다른 문제는 저온에서 연료가 증발하고 연소하는 것을 꺼리는 것입니다.오일 희석 시스템이 개발되었고(엔진 ^[8]오일과 연료를 혼합), 엔진 예열기(엔진 아래 점화 포함)가 사용되었습니다.Ki-Gass 프라이밍 펌프 시스템은 영국 엔진의 ^[9]시동을 보조하기 위해 사용되었습니다.

가변 피치 프로펠러 또는 정속 프로펠러가 장착된 항공기는 시동 모터 ^{[citation needed]}회로의 공기 부하 및 전류를 줄이기 위해 미세 피치로 시동됩니다.

많은 경비행기의 조종석에는 스타터 모터가 ^[10]엔진에서 분리되지 않을 위험을 방지하기 위해 필수 내공성 요건인 '스타터 작동' 경고등이 장착되어 있습니다.

코프만 스타터

Coffman 스타터는 폭발성 카트리지로 작동되는 장치로, 연소 가스가 실린더 내에서 직접 작동하여 엔진을 회전시키거나 기어드 드라이브를 통해 작동했습니다.1936년 Junkers Jumo 205 디젤 엔진에 처음 도입된 Coffman 스타터는 카트리지 ^[11]비용 때문에 민간 사업자에 의해 널리 사용되지 않았습니다.

공압 시동 장치

1920년에 Roy Fedden은 피스톤 엔진 가스 시동 시스템을 설계했고,^[3] 1922년까지 Bristol Jupiter 엔진에 사용되었습니다.초기 Rolls-Royce Kestrel 엔진에 사용된 시스템은 캠축 구동식 디스트리뷰터를 통해 접지 장치에서 리턴 밸브를 통해 실린더로 고압 공기를 덕트링했지만, 이 시스템은 전기 ^[12]시동으로 전환해야만 극복할 수 있는 단점이 있었습니다.

비행 중 시동

비행 중에 피스톤 엔진을 시동해야 할 경우 전자식 스타터 모터를 사용할 수 있습니다.이것은 엔진이 꺼진 상태에서 급상승하고 있는 모터 글라이더에 대한 일반적인 절차입니다.이전 항공기 형태의 곡예비행 중 카뷰레터 설계로 인해 기동 중에 엔진이 절단되는 일은 드물지 않았다.전기 시동 장치가 설치되지 않은 상태에서, 엔진을 재시동하여 공기 속도와 '바람 부는' ^[13]프로펠러의 회전 속도를 높일 수 있습니다.

관성 시동 장치

에어로 엔진 관성 스타터는 사전 회전된 플라이휠을 사용하여 일반적으로 감속 기어와 클러치를 통해 크랭크축으로 운동 에너지를 전달하여 과토크 상태를 방지합니다.수동 구동, 전기 구동, 그리고 두 가지 조합의 세 가지 변형 모델이 사용되었습니다.플라이휠에 전원이 완전히 공급되면 수동 케이블이 당겨지거나 솔레노이드가 스타터를 ^[14]결속하는 데 사용됩니다.

가스터빈 엔진

가스터빈 엔진을 시동하려면 컴프레서를 연소실에 충분한 가압 공기를 공급하는 속도로 회전시켜야 합니다.시동 시스템은 컴프레서의 관성 및 마찰 부하를 극복해야 합니다. 이 시스템은 연소가 시작된 후에도 작동 상태를 유지하며 엔진이 자체 공회전 ^[15][16]속도에 도달하면 해제됩니다.

전기 시동 장치

직접 크랭킹(내연 엔진으로 해제) 및 스타터-제너레이터 시스템(영구 작동)^[17]의 두 가지 유형의 전기 스타터 모터를 사용할 수 있습니다.

유압 시동 장치

소형 가스터빈 엔진, 특히 헬리콥터와 순항 미사일 터보젯에 사용되는 터보샤프트 엔진은 접지 ^[18]공급으로부터의 오일 압력을 사용하는 기어드 유압 모터에 의해 시동될 수 있습니다.

에어 스타트

에어 스타트 시스템에서 가스터빈 엔진 컴프레서 스풀은 컴프레서 블레이드에 직접 작용하는 대량의 압축 공기의 작용에 의해 회전하거나 작은 기어드 터빈 모터를 통해 엔진을 구동합니다.이 모터들은 동등한 전기 ^[15]시스템보다 최대 75%까지 무게가 덜 나갈 수 있습니다.

압축 공기는 지상 승무원이 사용하는 휴대용 가스 발생기인 온보드 보조 동력 장치(APU)에서 공급하거나, 다중 ^[19]엔진 항공기의 경우 작동 중인 엔진에서 블리딩 공기를 교차 공급하여 공급할 수 있습니다.

Turbomeca Palouste 가스 발생기는 Blackburn Buccaner의 Spey 엔진을 시동하는 데 사용되었습니다.de Havilland Sea Vixen은 ^[20]탈부착 가능한 언더윙 컨테이너에 자체 Palouste를 장착하여 베이스에서 떨어져 있을 때 출발할 수 있도록 했다.GEJ79 터보젯 엔진을 사용하는 F-4 팬텀과 록히드 F-104 스타파이터를 비롯한 지상 압축 공기를 사용하는 다른 군용 항공기 유형도 있다.

연소 시동 장치

AVPIN 스타터

Rolls-Royce Avon 터보제트 엔진 버전은 질산 이소프로필을 연소시키는 기어드 터빈 시동 모터를 연료로 사용했습니다.군 복무에서 이 모노퓨얼은 나토에서 S-746 AVPIN으로 명명되었다.측정된 양의 연료를 시동하기 위해 스타터 연소실에 도입된 후 전기적으로 점화되며, 뜨거운 가스가 터빈을 높은 회전으로 회전시키고 배기가스는 ^[21]배 밖으로 배출됩니다.

카트리지 시동 장치

피스톤 엔진 Coffman 스타터와 작동 원리가 유사한 폭발성 카트리지는 ^[22]기어로 컴프레서 샤프트에 연결되는 소형 터빈 엔진을 구동합니다.

연료/공기 터빈 스타터(APU)

단거리 여객기를 위해 개발된 대부분의 민간 및 군용 항공기는 자급식 시동 시스템을 필요로 하며 보조 동력 장치(APU), 제트 연료 시동 장치(JFS), 에어 스타트 장치(ASU) 또는 가스터빈 압축기(GTC)^[21]를 포함한 다양한 이름으로 알려져 있다.전기적으로 시동되는 소형 가스터빈으로 구성된 이 장치는 엔진 시동을 위한 압축 블리딩 공기를 제공하며, 주 ^[23]엔진을 구동할 필요 없이 지상 작동을 위한 전기 및 유압 동력도 제공합니다.ASU는 오늘날 항공기의 주 엔진 시동(MES) 및 환경 제어 시스템(ECS) 냉난방용 공압 블리딩 공기 지원 서비스를 제공하기 위해 민·군 지상 지원 내에서 사용됩니다.

내연 엔진 스타터

1945년 5월 이전에 모든 종류의 독일 제트 엔진 디자인이 생산되었던 세 가지 독일 제트 엔진 디자인 모두에서 흥미로운 점은 독일의 BMW 003, Junkers Jumo 004 및 Heinkel HeS 011 축류 터보제트 엔진 디자인이 스타터 시스템이었으며, 이는 기본적으로 Riedel 10 hp(7.5kW) 플랫 트윈 스트로크 터보제트 엔진으로 구성되었으며 흡기구에 숨겨져 있었습니다.제트 엔진 시동을 위한 보조 동력 장치(APU)의 선구적인 사례로 개발된 Jumo 004의 경우, 흡기 전환기의 끝단에 있는 구멍에는 피스톤 엔진을 시동하고 압축기를 회전시키는 D자형 수동 풀핸들이 포함되어 있었습니다.두 개의 소형 가솔린/오일 혼합 탱크가 고리형 ^[24]흡기구에 장착되었습니다.록히드 SR-71 블랙버드는 트롤리에 장착된 뷰익 네일헤드 2대를 스타터 모터로 사용했다.나중에 큰 블록 쉐비 엔진이 사용되었습니다.

가동 중 재시작

가스터빈 엔진은 연료 절약을 위해 승무원에 의해 의도적으로 또는 비행 테스트 중에 또는 압축기 정지 후 연료 부족 또는 화염으로 인해 의도하지 않게 정지될 수 있습니다.

컴프레서를 '풍속'하는 데 충분한 공기 속도가 사용되고 연료 및 점화 스위치가 켜집니다. 공기 밀도가 ^[16]낮은 높은 고도에서 온보드 보조 동력 장치를 사용할 수 있습니다.

록히드 NF-104A의 줌 상승 작업 중 제트 엔진은 85,000피트(26,000m)를 통과하는 동안 정지되었고, 더 밀도가 높은 ^[25]공기를 통해 하강할 때 풍차 방식을 사용하기 시작했습니다.

펄스 제트 시동

펄스 제트 엔진은 흔치 않은 항공기 동력 장치입니다.하지만, V-1 비행 폭탄에 사용된 Argus As 014와 Fi 103R Reichenberg는 눈에 띄는 예외였다.이 펄스젯은 외부 고압공기원에 앞부분의 3개의 공기노즐을 접속하고 외부공급부탄으로 시동을 걸고 셔터시스템 뒤에 위치한 스파크플러그로 점화하여 휴대용 시동유닛에서 ^[26]플러그에 전기를 공급한다.

엔진이 시동되고 온도가 최소 작동 수준까지 올라가자 외부 공기 호스와 커넥터를 분리했으며, 테일 파이프의 공명 설계로 펄스 제트 발화가 유지되었습니다.엔진의 각 사이클 또는 펄스는 셔터가 열린 상태에서 시작되었습니다. 연료는 셔터 뒤에서 분사되어 점화되었으며, 결과적으로 가스가 팽창하여 셔터가 닫혔습니다.연소 후 엔진 압력이 떨어지자 셔터가 다시 열리고 사이클이 초당 약 40~45회 반복되었습니다.전기 점화 시스템은 엔진 시동에만 사용되었으며, 테일파이프 표면을 가열하면 ^[26]연소가 유지되었습니다.

레퍼런스

메모들

참고 문헌