항공 연료계통 : 특징 중요성 구성 작동방식

 

연료계통 특징과 중요성

항공기 출력은 연료량 조절에 따라 결정됩니다. 따라서 연료계통은 엔진의 성능에 가장 중요한 요소입니다. 이러한 연료계통의 성능을 최적화하기 위해 전문가들의 노력이 있었습니다. 연료 선정, 분사, 조절등 연료계통의 세부기능을 향상해 어떤 환경에서도 원활하고 정확한 공급이 이루어지도록 설계했습니다.

현재 가스터빈 항공기는 Jet-A 항공유를 사용합니다. 이는 등유계 연료로, 첨가물을 추가하여 저온, 저기압의 환경에서도 원활히 작동할 수 있습니다. 또한 전자공학을 접목한 연료제어 시스템을 사용합니다. 전자식 센서와 논리회로를 바탕으로 급변하는 환경에서도 정밀한 제어가 가능하여 효과적인 비행과 정비가 가능합니다. 

비행 중에는 수시로 항공기 출력을 변경해야 할 경우가 많습니다. 그때마다 연료 흐름양을 조절하여 원하는 출력이 발생되도록 해야 합니다. 이 기능이 원활하지 않다면 실속이나 증기폐쇄 같은 부정적 현상이 발생할 수 있습니다. 이는 안전운항에 치명적이기 때문에 연료계통의 신뢰성이 더욱 중요합니다.

연료계통 구성

연료계통은 여러 부분으로 이루어져 있습니다. 연료 탱크로부터 각종 밸브와 펌프를 거쳐 엔진으로 분사됩니다. 이때 연소에 적합한 온도로 조절되어 보내집니다. 또한 연료 내 각종 이물질이나 얼음등을 필터로 걸러내는 과정도 거칩니다. 추력레버와 스타트 레버의 각도 신호를 받아 FCU에서 적절한 연료흐름을 조절하여 원하는 엔진 출력을 낼 수 있도록 합니다.

위의 그림은 연료의 흐름을 나타낸 도식입니다. 이와 같은 구성의 목적은 항공기가 어떤 공간을 비행하든 조종사의 의도대로 조종이 이루어지도록 하기 위함입니다. 전자식 통합엔진제어(FADEC) 시스템을 통해 연료계통의 모든 구성품의 신호를 감지하고, 그것을 종합하여 연료를 계량하기 쉽도록 구성되어 있습니다.

작동방식 : FADEC을 이용한 통합 제어

최신 터빈엔진은 FADEC 시스템을 통해 전자식으로 유량을 제어합니다. 각 구성품에 장착되어 있는 감지기를 통해 모든 변수 정보를 EEC(엔진제어장치)가 수집합니다. 수집된 정보와 조종사의 세팅값을 비교하여 계통 내 연료조정장치(FMU)의 밸브를 작동시킵니다. FADEC 시스템의 두뇌 역할을 하는 EEC는 2개의 채널로 이루어져 있어 각 비행 여정마다 연료량 제어에 더 효과적인 채널을 가동합니다. 

만약 필터가 막혀 연료 흐름이 원활하지 않다면, 압력차를 감지하여 비정상 상황임을 파악합니다. 또한 막힌 필터를 우회하여 원활하게 공급될 수 있도록 계통을 재구성합니다. 

FADEC 시스템을 도입함으로써 연료 계통 제어에 관한 신뢰성이 향상되었습니다. 또한 조종사의 업무와 정비 결함을 감소시키는 효과가 발생했습니다. 이미 이와 같은 방식은 가스터빈엔진에서 보편화 되었습니다. 효율과 안전성이 입증되었기 때문에 앞으로 나올 차세대 항공기에도 도입될 전망입니다.