추진의 힘 : 프로펠러 구조 점검 정비방법 알아보기

목차

• 프로펠러 개요
• 점검 및 정비
• 성능을 결정짓는 요소

프로펠러 개요

현재의 상업용 여객기에는 더 이상 프로펠러가 쓰이지 않지만, 불과 몇십 년 전만 해도 많은 프로펠러기들이 운행하였습니다.

하지만 프로펠러가 왜 돌아가는지, 어떤 역할을 하는지 궁금한 사람이 많았을 것으로 예상됩니다. 이번 장에서는 프로펠러에 대한 개략적인 정보와 점검 방법 등에 대해 이야기해보겠습니다.보통 프로펠러는 중심이 되는 허브, 프로펠러 깃으로 이루어져 있습니다. 프로펠러는 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전함으로써 항공기를 앞으로 밀어주는 힘인 추력을 얻는 용도로 장착됩니다. 공중에 뜨는 힘인 양력은 다들 알고 계실 겁니다. 하지만 이 양력은 그냥 발생하지 않습니다. 항공기를 앞으로 밀어줘야 그 속도에 의해 양력이 생기기 때문입니다. 따라서 예전에는 프로펠러 깃의 둥글고 납작한 면의 성질을 이용해 추력을 만들었습니다.더욱 세부적으로 구분해 보자면 깃, 생크, 깃등, 깃 면, 피팅, 스피너 등 다양한 부분들이 있습니다. 이들은 보통 깃을 고정, 회전, 동력전달로 쓰입니다. 따라서 가장 중요한 부분은 깃이며 깃 양면의 둥글고 평평한 정도, 상대풍과 깃이 이루는 피치각이 가장 중요한 요소입니다.

프로펠러 점검 및 정비

프로펠러는 주기적으로 점검되어야 합니다. 이는 제조사가 설계할 당시부터 매뉴얼에 명시되어 있기 때문에 정해진 주기를 넘어서는 안됩니다. 일반적으로 일일검사는 깃, 허브, 조정장치에 대한 육안점검 및 장착상태등을 점검하는 것입니다. 매일 한다고 해서 소홀히 하면 안 되는 이유는 비행 중 빠른 속도에서는 작은 충격도 흠집 및 손상으로 커질 수 있기 때문입니다. 흠집과 손상을 탐색하는 것 이외에도 오일, 그리스가 누출되었거나 스피너의 나사가 꽉 조여져 있는지, 윤활유는 충분한지를 매일 체크해야 합니다.

또한 목재, 금속재, 알루미늄등의 다양한 재질로 프로펠러가 제작되기 때문에 각 재료의 특성에 맞는 점검도 필요합니다. 목재는 특히 가장 약한 재료이기 때문에 감항성을 확보하기 위해서는 신중히 점검해야 합니다. 균열, 파임, 뒤틀림, 박리 결함등이 주 점검 목록에 해당하며 습기에 취약하기 때문에 습기구멍등을 자주 확인해야 합니다.

금속재는 주로 응력에 의한 피로파괴가 문제가 됩니다. 형광 침투검사, 자분탐상검사 등으로 잘 보이지 않는 응력축적을 확인해야 합니다. 또한 이를 방지하기 위한 조치로 회전 속도계를 점검하여 적절한 속도로 회전하는지 파악해야 합니다. 알루미늄깃은 가로방향 균열 또는 흠집이 치명적입니다. 따라서 물감 침투 또는 형광 침투액을 통해 이러한 균열을 철저히 찾아냅니다.

성능을 결정짓는 요소

프로펠러는 결국에 회전을 통한 추력 발생 장치입니다. 따라서 작은 뒤틀림이나 진동이 발생했을 때 빠르게 회전하면 그만큼 불필요한 소음이 발생하고 성능이 저하됩니다. 특히 진동의 경우 원인이 너무 다양하여 고장탐구가 쉽지 않습니다. 진동의 강도는 회전수에 비례하여 커지기 때문에 작은 진동도 큰 영향을 미칩니다. 보통 연결된 엔진 자체의 문제이거나 프로펠러 자체의 문제일 가능성이 큽니다. 이러한 상황에서는 진동이 크게 발생하는 회전수를 파악하여, 약 2300 rpm 부근이면 엔진과 프로펠러의 부조화를 의심할 수 있습니다. 만약 원인을 확신할 수 없다면 성능검사를 마친 프로펠러로 일시적으로 교환하여 작동해 봄으로써 확인할 수 있습니다.

또한 프로펠러 깃이 돌아가는 궤도가 성능에 큰 영향을 미칩니다. 깃이 회전하는 회전면이 적절한지, 각 깃의 궤도가 일정한지를 확인하여야 합니다. 만약 궤도가 일정치 못하다면 같은 연료를 사용했을 때 더 짧은 거리를 비행하는 효율 나쁜 비행기가 될 것입니다. 깃 궤도 이탈은 보통 제작사지침서를 따라 벤치-탑 각도기로 측정하고 무게추를 달거나 제거하는 방식으로 평형을 맞춥니다.