가스터빈기관 종류

1. 터보제트기관

기관에서 생긴 고온 · 고압 가스의 에너지를 100%제트의 에너지로 사용하고, 그 반동을 이용, 추진력을 얻는 기관입니다.(작용과 반작용의 법칙=뉴튼의 제3법칙)

 

초음속 비행에 적합하지만, 천음속 이하의 비행에서는 추진효력이 나빠 지금은 거의 군용기나 일회용 기관(유도미사일용), 수직 이착륙기의 수직비행용 보조기관으로만 쓰입니다.

 

초기 제트기관의 대부분은 이 형식이었습니다.

 

▶작동원리

air inlet duct(공기 흡입)-compressor(압축)-combustion chamber(연소)-turbine(팽창)-exhaust nozzle(배기)

 

▶장점

-소형 경량으로 큰 추력을 얻을 수 있다

-고속에서 추진효율이 좋다

-아음속에서 초음속의 범위까지 우수한 성능을 지닌다

 

▶단점

-저속에서 추진효율이 불량

-배기 소음이 심하다

-이륙시 활주거리가 길다

 

2. 터보팬기관

이전의 제트 엔진인 터보제트 기관에 비해 높은 바이패스비(by-pass ratio)를 가지고 있습니다. 따라서, 터보제트 기관에 비해 대량의 산소와 연료가 혼합되어 산화됨으로써 완전연소가 가능하여, 터보제트 기관에 비해 높은 연비를 달성하였습니다. 터보팬 기관의 발명은 제트 엔진의 역사에서 가장 큰 진보 중 하나라고도 일컫습니다.

 

▶바이패스 비(bypass ratio)란?

터보팬에서 바이패스 유동의 유량과 코어 유동의 유량의 비율

ex) bypass ratio가 10:1이라면 블레이드(회전날개)의 회전에 의해 발생한 추력이 연소가스에 의한 추력에 비해 10배라는 의미입니다.

 

▶작동원리

air inlet duct(공기 흡입)-fan-compressor(압축)-combustion chamber(연소)-turbine(팽창)-exhaust nozzle(배기)

 

▶장점

-아음속에서 효율이 좋다

-소음이 적다

-이착륙 거리가 짧다

 

3. 터보프롭기관

터보제트기관에 프로펠러를 장착한 형식으로 프로펠러에서 75%의 추력을 얻고, 나머지는 배기가스에서 25%의 추력을 얻습니다. 프로펠러의 효율증가를 위해 감속기어를 장착했습니다.

 

▶장점

-저속에서 높은 효율

-추력당 연료 소비율(TSFC)이 낮다

-피치 변경 프로펠러를 사용하면 역피치가 가능

 

4. 터보샤프트 기관

배기가스에 의한 추력이 없다는 점 외에는 터보프롭기관과 같습니다. 이 기관은 가스 발생기 부분과 동력 부분으로 나누어지기 때문에 자유터빈기관(free turbine engine)이라고 합니다. 주로 헬리콥터에 사용되고 발전시설과 같은 산업용 및 선박용으로 사용됩니다.