(9) Combustion

Combustion

 

정상 연소(normal combustion) 도중에는 연료-공기 혼합물이 매우 제어된 방식으로 연소된다. 스파크 점화 엔진에서는 이 과정이 순식간에 발생한다. 혼합물은 스파크 플러그(spark plugs)에 의해 점화되는 시점부터 연소되기 시작하며 스파크 플러그로부터 멀어지면서 점점 완전히 연소된다. 이러한 유형의 연소는 온도와 압력이 원활하게 축적되게 만들며 폭발 행정(power stroke) 도중 팽창 가스가 최대 힘을 적시에 피스톤에 전달하게 해준다. [그림 7-21] detonation이란 실린더 연소실 내 연료-공기 혼합물의 제어되지 않은 폭발 연소(explosive combustion)를 의미한다. 이는 과도한 온도와 압력을 발생시키며 만약 수정되지 못한다면 피스톤, 실린더, 혹은 밸브가 빠르게 고장 날 수 있다. detonation이 덜 심각한 경우에는 엔진 과열, 엔진 러프니스(roughness), 혹은 출력 손실이 발생한다.

(출처: 네이버 지식백과)

높은 cylinder head temperature가 detonation의 특징이며 이는 높은 출력으로 작동할 때 가장 많이 발생한다. detonation의 일반적 원인은 다음과 같다:

 

∙ 항공기 제조업체가 지정한 연료 등급보다 낮은 등급을 사용한 경우

 

∙ low rpm/high manifold pressures로 엔진을 운영한 경우

 

∙ 과도하게 lean한 연료-공기 혼합물로 높은 출력을 사용한 경우

 

∙ 장시간의 지상 운영이나 가파른 상승으로 인해 실린더 냉각이 감소된 경우

 

다음과 같은 기본 지침을 준수하면 어떠한 비행 구간에서도 detonation이 방지될 수 있다:

 

∙ 올바른 등급의 연료를 사용한다.

 

∙ 지상에 있는 동안 cowl flaps(단, 이용 가능한 경우)를 full-open position으로 유지한다. 이렇게 하면 cowling을 통해 공기 흐름이 최대로 제공된다.

 

∙ 이륙 및 초기 상승 도중 실린더 냉각을 증가시키기 위해 rich한 연료-공기 혼합물과 얕은 상승 각도를 사용한다.

 

∙ 장시간 동안 높은 출력으로 가파른 상승을 수행하지 않는다.

 

∙ 제조업체에서 설정한 절차에 따라 엔진 계기들을 모니터링 함으로써 올바른 작동을 확인하는 습관을 기른다.

 

preignition은 정상 점화 시점 이전에 연료-공기 혼합물이 점화될 때 발생한다. 조기 연소는 보통 연소실에 남은 뜨거운 부분에 의해 발생하며 종종 스파크 플러그의 탄소 침전물, 스파크 플러그 절연체의 균열, 혹은 그 외 실린더 내 손상으로 인해서도 발생한다. preignition이 발생하면 엔진의 출력이 손실되며 작동 온도가 높아진다. preignition도 심각한 엔진 손상을 일으킬 수 있다. 왜냐하면 피스톤이 아직 압축 행정(compression stroke)에 있는 동안 팽창 가스가 과도한 압력을 가하기 때문이다.

 

(출처: youtube/flight-club)

 

detonation과 preignition은 종종 동시에 발생하며 하나가 다른 하나를 유발할 수 있다. detonation과 preignition 모두 엔진 성능을 저하시키고 엔진 온도를 높이므로 둘 사이를 구별하기 어려운 경우가 많다. 권장 등급의 연료를 사용하고 올바른 온도∙압력∙rpm 범위 내에서 엔진을 운영하면 detonation과 preignition의 가능성이 줄어든다.