Aircraft Fuel System

 

 

 

항공기의 연료계통은 기종이나 형태에 따라 많은 차이가 있습니다.

당연히 큰 항공기일수록 연료의 소모량도 많아지게 되는 것이고 고등 기종이나 전투기의 경우는 더울 복잡한 기동이 요구되기 때문에 연료계통도 덩달아 복잡해지는 경향이 있습니다.

 

Single Engine 항공기의 경우는 다소 단순한 기동과 경량의 기체인 이유로 단순한 연료공급과정을 거치게 되며 흔히 Gravity-Feed System 이라 불리는 방법으로 공급되는 경우가 많습니다.  말 그대로 중력에 의한 자연스러운 연료공급을 말하는데 그다지 많은 부품이 필요하지 않아 단순한 구조를 가지고 있지요.

 

그 외에 Boost Pump 라고 하여 연료를 강제로 엔진으로 공급하는 Pump 를 사용하기도 하는데 소형기종에서는 쉽게 보기 어려운 부분이기는 하나 아래의 그림과 같은 구조의 차이를 보이고 있습니다.

 

 

 

 

 

보통의 경우는 연료탱크의 연료가 Valve 를 거쳐 Pump 를 통과하며 압력이 발생하게 되고 이는 다시 Filter 등을 거쳐 엔진에 공급되는 과정이 됩니다.  때문에 이러한 연료의 압력이 필요한 경우는 고속 기동을 하는 항공기나 연료 탱크가 엔진보다 아래에 있는 Low-Wing Aircraft 에서 사용되게 됩니다.

 

항공기의 Fuel Tank 는 Single Engine Aircraft 에서는 보통 2개가 각 날개에 장착되게 되는데 이 Fuel Tank 사이에  Fuel Selector 라 불리는 Valve 가 있습니다.  이 Valve 의 기능은 크게 두가지로 정리 되는데 그 하나는 Fuel Shut-Off Valve 의 기능입니다.  필요에 따라 연료의 공급을 차단하는 역할을 하기 때문이지요.  나머지 하나의 기능은 조종사로 하여금 두개의 Fuel Tank 중에 필요한 상황에 따라 선택을 할 수 있게 해주는 역할입니다.

 

대부분의 항공기는 조종사로 하여금 두개의 Fuel Tank 에서 어느 하나를 선택할 수 있게 되어 있습니다.

참고로 Fuel Tank 가 날개에 있지 않고 동체에만 있는 경우는 전, 후방으로 나뉘는데 전방이 좌측, 후방이 우측이라고 표기됩니다.

Cessna 기종의 일부에서는 " Both Tanks" 라고만 표기되어 있는 경우가 있기는 하지만 거의 대부분은 선택이 가능하다고 보시면 됩니다.

 

이렇게 Fuel Tank 를 좌우로 나누고 조종사로 하여금 선택을 할 수 있도록 하는 이유는 조종사가 연료 무게로 인한 항공기의 균형을 조절할 수 있어야 하기 때문입니다.  비행중 Bank Moment 를 줄일 수 있는 도움도 주지요.

 

 

또한 단순한 Gravity-Feed System 을 제외하고 거의 대부분의 Fuel System 에는 Boost Pump 라는 것이 장착되게 되는데, 이는 전기 Motor 를 사용하는 Electrical Pump 와, 기계적 Mechanism 으로 연결되어 구동되는 Mechanical Pump 가 있습니다.  Mechanical Pump 의 경우는 엔진에 연결되어 작동되기 때문에 엔진이 회전하는 동안은 계속 작동된다고 보면 되겠습니다. 

 

Electrical Pump 의 경우는 두가지의 기능이 있는데, 하나는 Mechanical Pump 로 인한 흡인력이 연료의 증발현상을 만들어 내고 그로 인한 Vapor Lock 현상을 방지하기 위함이며, 또 다른 하나의 기능은 Mechanical Pump 의 결함이 발생되었을 경우 이를 Backup 하기 위한 기능입니다.

 

 

 

 

 

 

위의 이미지를 클릭하시면 원본을 보실 수 있습니다.

 

 

 

반면 Multi Engine Aircraft 의 경우는 좀 더 복잡한 구조를 가지게 됩니다.

Fuel Tank 및 Engine 의 수가 늘어날 수록 System 은 당연히 더 복잡해지게 되겠지요.

 

각 Engine 에 Mechanical Boost Pump 와 Electrical Boost Pump 가 추가 장착되게 되며 Single Engine Aircraft 에는 없는 Cross Feed 라는 기능이 추가되게 됩니다.  별도의 Valve 도 있으며 상황에 따라 서로 반대쪽 Fuel Tank 의 연료를 엔진에 공급하게 되는 기능입니다.

예를 들어 Left Engine 에 Right Fuel Tank 의 연료를 공급하거나 그 반대의 경우가 되겠지요.

항공기의 크기가 큰 이유로 Fuel Tank 의 용량이나 위치에 따른 무게 변화에 대응하기 위한 기능들이라고 보시면 됩니다.

 

 

마지막으로 Turbinr Engine 의 경우는 조금 더 복잡한 상황이라는 것을 설명 드립니다.

일단 연료의 종류가 다르고 고도나 사용 온도, 사용 시간들이 달라지기 때문에 조금 더 복잡해진다고 생각하시면 되겠습니다.

항공기 연료는 보통 영하 55 ˚c 에서 응고되기 시작하는데 고고도를 운항하는 항공기의 경우 이 온도 이하로 내려가기도 합니다.

이런한 현상을 방지하기 위해서 Fuel Tank 에 온도를 감지하기 위한 센서나 온도를 올려주기 위한 Heating System 도 갖추고 있지요.

 

사용하는 연료에도 차이가 있어 왕복엔진에 비해 연소율이 더 좋은 연료를 사용하고 공급압력이나 분사시스템에도 차이가 있기 때문에 더 많은 부품들이 소요되게 됩니다.

 

이 밖에도 외부에 장착할 수 있는 External Fuel Tank 라는 것이 있는데 보통의 경우는 전투기에서 많이 볼 수 있는 형태로 이러한 경우는 Drop Tank 라는 명칭을 사용합니다.  그 이유는 전투기의 특성상 필요에 따라 사용한 이후 Tank 를 버리기도 하기 때문입니다.

일반 항공기의 경우 Wing Tip Tank 로 장착하는 경우가 있는데 이러한 경우 내부의 Fuel Pump 로 일단 내부의 Fuel Tank 로 공급한 이후 다시 엔진에 공급하는 과정을 거치게 됩니다.