동력 항공기
Powered aircraft |
동력 항공기는 일종의 항공기 엔진에서 발생하는 기계적 동력으로 기내 추진력을 사용하는 항공기이다.
항공기 추진은 거의 항상 프로펠러 또는 제트 추진의 형태를 사용합니다.오니토퍼와 같은 다른 잠재적 추진 기술은 매우 드물게 사용됩니다.
추진 방법
회전 에어로포일
프로펠러 항공기
프로펠러 또는 공기나사는 이동 방향으로 정렬된 축을 중심으로 회전하는 중앙 허브 주위에 설정된 일련의 작은 날개 모양의 에어로포일 블레이드로 구성됩니다.블레이드는 공기 흐름에 대한 피치 각도로 설정되며, 프로펠러를 회전시키면 공기역학적 리프트 또는 추력이 전방 방향으로 생성되도록 고정되거나 가변적일 수 있습니다.
트랙터 디자인은 동력원 앞에 프로펠러를 장착하고 푸셔 디자인은 뒤에 장착합니다.푸셔 설계를 통해 날개 위의 공기 흐름이 더 깨끗해지지만, 트랙터 구성은 프로펠러에 대한 공기 흐름이 더 깨끗하고 중량 분배가 더 원활하기 때문에 더 일반적입니다.
역회전하는 프로펠러는 같은 축에서 다른 프로펠러를 밀착시켜 반대 방향으로 회전시킨다.
프로펠러의 변형은 많은 넓은 블레이드를 사용하여 팬을 만드는 것입니다.이러한 팬은 일반적으로 덕트 팬으로서 링 모양의 페어링 또는 덕트로 둘러싸여 있습니다.
많은 종류의 발전소가 프로펠러를 구동하기 위해 사용되어 왔다.
최초의 디자인은 비행선 풍선을 어느 정도 조종하기 위해 인간의 힘을 사용했고, 1784년 장 피에르 블랑샤르로 거슬러 올라갑니다.공기보다 무거운 인간 동력 비행을 하려는 시도는 1977년 폴 맥크레디의 고사머 콘도르가 될 때까지 완전히 성공하지 못했다.
최초의 동력 비행은 1852년 앙리 기파르에 의해 증기 동력 비행선을 타고 이루어졌다.실용적인 경량 증기 엔진을 실용적인 고정 날개 기체와 결합시키려는 시도는 훨씬 후에야 성공했고, 그 때 이미 내연 엔진이 우세했습니다.
윌리엄 프로스트에 의한 최초의 동력 고정익 항공기 비행부터 제2차 세계대전까지, 내연 피스톤 엔진에 의해 회전하는 프로펠러는 사실상 사용 중인 유일한 추진 시스템이었다.피스톤 엔진은 프로펠러에 적합한 낮은 고도와 느린 속도에서 효율적이기 때문에 생산된 대부분의 소형 항공기에 여전히 사용됩니다.
터빈 엔진을 제트 엔진으로 사용할 필요는 없지만(아래 참조), 터보프롭 형태로 프로펠러를 구동하도록 설계할 수 있습니다.현대 헬리콥터는 또한 전형적으로 회전자를 움직이기 위해 터빈 엔진을 사용한다.터빈은 피스톤 엔진보다 더 적은 무게로 더 많은 출력을 제공하며, 중소형 항공기 또는 더 크고 느린 비행 유형에 더 적합합니다.일부 터보프롭 디자인은 엔진 터빈 샤프트에 직접 프로펠러를 장착하며 프로판이라고 합니다.
일반적이지 않은 다른 전원에는 다음과 같은 것이 있습니다.
- 글라이더 및 기타 유형의 전기 항공기를 위한 전면 전기 서스테인 엔진과 같은 단거리 용도에 자주 사용되는 전기 모터.어떤 실험적인 유형들은 태양열로 움직이는 항공기를 만들기 위해 태양 전지판을 사용한다.
- 에너지를 저장하기 위해 여러 번 감긴 고무줄은 비행 모형에서 주로 사용된다.
로터크래프트
로터크래프트는 수평면에서 회전하여 양력을 제공하는 회전날개라고 불리는 회전날개를 가지고 있다.전진 추력은 일반적으로 회전자 디스크를 약간 앞으로 기울여 양력의 일부가 뒤로 향하도록 함으로써 얻어지는데, 이러한 추력을 헬리콥터라고 한다.다른 회전익 항공기는 복합 헬기와 자동 추진기로, 때때로 프로펠러와 제트 같은 다른 추진 수단을 사용한다.
헬리콥터의 회전자는 프로펠러와 마찬가지로 내연기관 또는 제트 터빈과 같은 다양한 방법으로 구동될 수 있다.중앙에 장착된 엔진에서 중공 로터 블레이드를 통과하는 기체에 의해 공급되는 팁 제트가 실험되었습니다.엔진을 로터 선단에 직접 장착하려는 시도도 있었다.
제트 추진
제트기
공기 호흡 제트 엔진은 공기를 흡입하고, 공기를 압축하고, 연소실의 고온 압축 공기 혼합물에 연료를 분사하여 추력을 공급하며, 그 결과 가속된 배기 가스가 컴프레서를 구동하는 터빈을 통해 후방으로 배출됩니다.이 가속에 대한 반응은 엔진 추력을 제공합니다.
제트 엔진은 프로펠러보다 훨씬 높은 추력을 제공할 수 있으며, 40,000피트(12,000m) 이상의 고도에서 작동할 수 있어 자연스레 효율적입니다.그것들은 또한 로켓보다 정상 비행 속도에서 훨씬 더 연료 효율적이다.그 결과, 거의 모든 고속 및 고공 항공기는 제트 엔진을 사용한다.
초기 터보제트와 최신 터보팬은 회전 압축기와 터빈을 사용하여 추력을 제공합니다.대부분 군용 항공 분야에서, 많은 사람들은 뜨거운 배기에 여분의 연료를 주입하는 애프터 버너를 추가합니다.
터빈의 사용이 절대적으로 필요한 것은 아닙니다. 다른 설계에는 조펄스 제트, 고속 램제트 및 아직 실험적인 초음속 연소 램제트 또는 스크램제트가 포함됩니다.이러한 기계적으로 단순한 디자인은 작동하기 위해 기존의 공기 흐름이 필요하며 정지 상태에서는 작동할 수 없기 때문에 캐터펄트 또는 로켓 부스터에 의해 발사되거나 모선에서 낙하해야 합니다.
록히드 SR-71의 터보 램젯 J58 엔진은 하이브리드 설계로, 항공기는 순수 제트 터빈 구성으로 이착륙했으며 고속 비행의 경우 애프터 버너를 켜고 터빈을 우회시켜 공기 질량의 90%가 램젯을 생성했다.발전기와 유압 펌프에서 항공기[citation needed] 시스템으로의 동력을 유지하고 운영을 지속하기 위해 일부 공기가 코어를 통과해야 합니다.
모터제트는 연소실 대신 피스톤 엔진을 사용한 매우 초기 설계로, 추력이 크랭크축 대신 터빈에서 파생된다는 점을 제외하면 터보차지 피스톤 엔진과 유사합니다.그것은 곧 터보젯으로 대체되었고 호기심으로 남았다.
로켓 추진 항공기
로켓 추진은 가벼운 무게에 매우 높은 추진력을 제공하며 높이 제한이 없지만 높은 연료 소모와 산화제 및 추진제를 운반해야 하는 문제로 어려움을 겪습니다.
로켓으로 움직이는 항공기가 실험되었고, 제2차 세계대전 중에 Messerschmitt Komet 전투기가 개발되어 운용에 사용되었다.그 이후 음속의 장벽을 무너뜨린 벨 X-1이나 대기 산소에 의존하지 않기 때문에 우주와의 경계에서 매우 높은 고도에서 비행할 수 있는 북미 X-15와 같은 특수한 틈새로 제한되었다.
로켓은 주로 무거운 짐을 실은 항공기에 더 많은 동력을 공급하거나 이륙 활주로를 줄이기 위해 로켓 보조 이륙의 경우에 주 발전소의 보충물로 더 자주 사용되어 왔다.시제품인 "혼합 동력" 손더스-로 SR.53 요격기와 같은 많은 설계에서 목표물에 도달하기 위한 고속 상승과 속도를 제공하기 위해 로켓을 사용했지만, 터보제트가 작을수록 기지로의 귀환이 느리고 경제적이었다.
오니토프터
새총각은 날개를 펄럭이며 추진력을 얻는다.날개가 플랩할 때 활공과 달리 이전과 같이 양력이 계속 발생하지만 양력은 앞으로 회전하여 추력 구성요소를 제공한다.
비행 연구와 프로토타입으로 작동 장치가 만들어졌지만 날개 펄럭이는 경향이 있는 동체의 수직 진동은 그 유용성을 제한한다.유일한 실용적인 적용은 날으는 모델 매입니다. 먹잇감을 포획할 수 있도록 먹잇감을 정지시키는 데 사용됩니다.
날으는 새 모양의 장난감도 인기가 있다.
리프트의 동력 공급 방법
고정익 항공기는 전방 추력에 의한 움직임으로 인해 날개 위의 기류로부터 양력을 얻는다.회전 날개 자동 자이로와 같은 몇 가지 다른 유형은 유사한 방법을 통해 양력을 얻는다.
일부 유형은 리프트를 생성하기 위해 별도의 전원 시스템을 사용합니다.여기에는 리프트 제트(예: 비행 침대 스테드)를 사용하는 회전 날개 헬리콥터 및 비행선이 포함된다.
열기구에는 리프트를 위한 전원(일반적으로 가스 버너)이 필요하지만 일반적으로 "동력 항공기"로 간주되지 않는다.
