(2) Gas Turbine Engine

Gas Turbine Engine

 

피스톤(왕복) 엔진과 가스 터빈 엔진은 모두 내연 기관이다. 이들은 유사한 작동 주기를 가지고 있다(흡입, 압축, 연소, 폭발, 배기). 피스톤 엔진에서는 이러한 각 단계들이 각 실린더에서 개별적으로 발생한다. 피스톤 엔진에서는 각 실린더의 각 주기에서 점화가 발생한다. 그러나 가스 터빈 엔진에서는 이러한 폭발 행정이 동시에, 그리고 연속적으로 발생한다. 시동 도중 점화가 발생하며 이후에도 계속된다. 기본적인 가스 터빈 엔진은 네 가지 섹션으로 구성된다: intake, compression, combustion, 그리고 exhaust. [그림 15-1]

 

가스 터빈 엔진을 시동하기 위해 compressor가 electric starter에 의해 회전한다. compressor의 rpm이 증가하면 inlet을 통해 흐르는 공기가 고압으로 압축된다. 이는 combustion chambers로 전달되어 연소된다. 가스 터빈 엔진에서 연소를 위해 모든 압축 공기가 사용되는 것은 아니다. 압축 공기 중 일부는 내부 냉각을 제공하기 위해 엔진 내의 burner section을 우회한다. combustion chamber의 연료/공기 혼합물은 연속적인 연소 과정에서 연소된다. 이는 매우 높은 온도(일반적으로 화씨 4,000도 정도)의 온도를 생성한다. 이러한 뜨거운 공기가 bypass air와 섞이면 온도가 화씨 1,600 ~ 2,400도로 떨어진다. 이 혼합된 공기는 turbine blades를 통과하여 turbine을 회전시킨다. turbine은 direct shaft, concentric shaft, 혹은 이 둘을 모두 사용하여 compressor를 구동한다. turbine을 구동한 후 연소 가스와 bypass air는 exhaust를 통해 배출된다. 연소실의 뜨거운 가스가 turbine을 통한 엔진 작동을 유지하기에 충분한 출력을 공급하면 starter가 차단되고 starting sequence가 종료된다. 연료 공급을 차단함으로써 엔진을 끄기 전까지는 연소가 계속된다.

 

NOTE: 압축은 열과 압력을 발생시킨다. 따라서 일부 pneumatic aircraft systems는 엔진 compressor의 고온 압축 공기(bleed air)를 활용한다. 이러한 고온 압축 공기의 내부 압력과 온도를 조절한 후 엔진 anti-ice, 에어포일 anti-ice, 항공기 여압, 그리고 그 외 기타 보조 시스템에 사용한다.