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제 목 : 점화계통 과 목 명 : 항공기 기관실습 담당 교수 : 이 승 호 교수님 학 과 : 항공전자과 1학년 D반 학 번 : 201022418 이 름 : 박영규 |
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점화계통
점화계통의 역할은 플러그가 불꽃을 내기 위해 필요한 1만볼트 이상의 고압전류를 만드는 일이다. 그 원료는 발전기로 발전하여 배터리에 저장해둔 12V의 낮은 전압이다. 상호 유 도 작용등의 기술에 의해 낮은 전압을 높은 전압으로 바꾼다. 현대의 가스 터빈엔진 점화 계통은 고강도 충전 방출형으로 단속 임무혹은 확장 임무 사이클 중 어느 하나를 사용한다.단속 임무 형식은 장치에 과열 손상을 초래할 정도의 높은 전류가 흐르므로 작동시간이 제한된 임무사이클을 두어 냉각 시간을 주어야 한다.확장임무 형식은 긴 임무사이클을 가지거나 혹은 어떤 경우에는 시간제한이 전혀 없다.
주 점화 계통
주 점화계통은 주로 지상시동시에 사용그 후는 꺼지게 된다.
이 계통의 부기능은 이륙, 착륙, 악천후에서의 작동 혹은 방빙블리이드공기 모드에서 작동시 일어날 수 있는 비행 중 불꽃 정지대비용으로 사용 되는 것이다.
확장된 임무 주계통이 장착 되었다면 조종사는 자신의 판단과 점화플러그의 수명을 고려하여 하나 혹은 두 개의 플러그를 선택해서 완전히 점화를 얻을 수 있다. 그림 2에서 보면 비상시동 위치는 엔진 점화가 양쪽 점화플러그에서 일어나도록 한다. 시동후 스위치는 “OFF”위치로 돌려 진다. 지상시동 스위치는 또한 엔진 시동기에 동력을 공급하고 시동벨브등에 의해 지시된다.
이륙, 착륙과 다른 극한 비행시 스위치는 일반적으로 화염정지를 방지하기 위해 좌측 혹은 우측에 둔다. 비행위치는 주로 불꽃정지가 발생한 후에 사용된다. 이것은 두 개의 점화 플러그에 완전점화를 제공하지만 엔진시동기에는 전원을 공급하지 않는다.
시동을 위한 비행중의 엔진회전은 엔진흡입구 내의 램 공기에 의해 발생하는 엔진 윈드 밀링(wind milling)에 f의해 이루어진다.
만약 주 점화계통이 구형항공기에 쓰이는 단속적인 임무형이면 작동시간 한계를 준수하여야 한다.
이것은 변압기 장치에 손상을 초래할 수 있는 열을 갖는 고압형식에서 더 자주 발생한다. 전형적인 시간제한은 2분간 “on”, 3분간 “off” 이다. 만약 두 번째 2분간 “on”이 필요하다면 20분간의 냉각시간이 필요하다.
축전지점화계통 :소수의 항공기와 대부분의 자동차는 그 에너지원으로 마그네토보다 축전지 또는 발전기를 갖는 축전지점화 계통을 사용한다
마그네토점화계통: 독립된 장치로 고속 기관에서 더 강한 불꽃을 발생시킨다. 마그 네토는 일종의 교류 발전기로서 점화를 위하여 고전압의 맥동류 를 만드는 장치이다.
성형엔진에서는 우측마그네토는 전방 점화플러그에 사용되고, 좌측 마그네토는 후방 점화플러그에 사용된다. 그리고 수평 대향형 엔진에서 우측 마그네토는 우측 실린더의 상부 점화플러그와 좌측 실린더의 하부 점화플러그에 사용되며 좌측 마그네토는 좌측 실린더의 상부와 우측 실린더의 하부 점화플러그에 사용된다.
마그네토는 세 가지 종류로 분류된다.
1 저압 마그네토와 고압 마그네토로 분류한다.
2 마그네토 형식에 따라 단식과 복식으로 분류한다.
3 장착방법에 따라 플랜지 부착형과 베이스 부착형으로 분류한다.
- 마그네토 형식에 따른 분류 -
단식 마그네토 : 한 엔진에 독립되니 두 개의 점화계통이 존재하며 이를 위해 한 엔진에 두 개의 마그네토가 장착된다. 즉, 영구자석 하나에 코일 한 개 있는 형식이다.
복식 마그네토 : 한 엔진에 마그네토가 외형적으로 한 개만 있는 형식이며 영구자석 하 나에 두 개의 1차 코일이 존재하며 각각 독립되어 작동된다.
복식 마그네토는 하나의 회전 자석을 갖는 두 개의 마그네토와 같다.
즉, 두 개의 접점, 두 개의 배전기에 의해 고전압을 배분한다.
가스터빈 점화계통 가스터빈 기관의 연소는 자체의 열발화로 이루어지기 때문에 시 동이 걸리자마자 점화계통은 자동 차단되도록 설계되고 왕복 기관 에 비해 그 구조와 작동이 간편하다. 그러나 가스 터빈 기관에 사용되 는 연료의 특성(낮은 증기압)과 연소실을 지나는 공기 흐름 특성(고속) 때문에 혼합 가스를 점화시키는 것은 매우 어려우므로 높은 에너지를 가지는 전기 스파크를 이용한다.
유도형 점화 계통
유도형 점화 계통은 진동자와 변압기로 이루어지며, 왕복기관에 사용되는 부스터 코일과
유사한 기능을 가지고 있다. 진동자는 변압기의 1차코일에 맥류를 공급하며, 변압기는
이그나이터의 넓은 간극 사이에 점화 불꽃이 일어나도록 높은 전압을 유도시키는 역할을
한다. 유도형 점화 계통은 초창기 가스 터빈 기관의 점화 장치로 사용되었다.
직류 유도형 점화 장치(J47)
28V의 직류가 전원으로 사용되며, 이 직류는 진동자에 공급된다. 진동자는 스프링의 힘과 진동자 코일의 자장에 의해 진동하면서 변압기 역할을 하는 점화 코일의 1차 코일에 맥류를 공급한다.
교류 유도형 점화 장치
115V, 400Hz의 교류를 전원으로 사용한다.
시동 시 전원을 연결하면 인버터에 의해 28V의 직류가 교류로 변환되어 점화 계전기에 115V, 400Hz의 교류가 1차 코일에 공급되고, 2차 코일에는 높은 전압의 유도전류가 발생되어 점화장치에 공급된다.
용량형 점화 계통
콘덴서에 많은 전하를 저장했다가 점화시 짧은 시간 동안 방전시켜 높은 에너지, 즉 고온의 불꽃을 발생하도록 한 방식이다.
가스 터빈 기관의 점화 계통은 이그나이터의 넓은 간극을 뛰어넘을 수 있는 높은 전압뿐만 아니라, 가혹한 조건에서도 점화가 되도록 높은 에너지의 전기 불꽃을 발생시켜야 한다. 오늘날의 항공기에서는 이러한 조건을 만족시키기 위하여 대부분 용량형 점화 계통이 사용된다. 이것은 강한 점화 불꽃을 얻기 위해 큰 전류를 짧은 시간에 흐르도록 한다.
① 직류 고전압 용량형 점화 장치
바이브레이터에 의해 직류를 교류로 바꾸어 사용
1 초당 4～6 번 점화 불꽃을 발생시키며 직류를 교류로 바꾸어 점화를 수행한다
②교류 고전압 용량형 점화 장치
1,700 V의 고전압 발생
이그나이터 플러그
플러그 팁의 간극이 넓고 훨씬 더 높은 강도의 스파크에 견딜 수 있게 설계 되었다. 이것은 왕복기관의 스파크 플러그보다 큰 에너지를 공급받고, 낮은 압력에서 작동되나 전극사이의 간극은 스파크 플러그 보다 크다. 이그나이터 플러그 팁의 재료는 니켈-크롬 합금을 사용하여 부식 저항이 크고, 낮은 열팽창 계수를 갖고 있다. 점화 플러그의 고온 쪽의 셀은 고온 부식과 고온 침식을 방지하기 위해 일반적으로 공기 냉각 된다. 가스 터빈 기관에 사용되는 이그나이터의 종류는 크기와 형태, 그리고 팁의 종류에 따라 다양하게 구별되며, 기관별로 특징의 이그나이터가 사용된다.
3. 구성품의 역할
전형적인 점화 계통의 주요 구성 부품은 점화 익사이터(Ignition Exciter)와 하이텐션 리드(High-tension Lead) 및 점화 플러그(Igniter Plug)가 각각 2개씩 있다.
① 점화 익사이터
점화 익사이터는 점화 플러그에서 고온 고에너지의 강력한 전기 불꽃을 튀게 하기위해 항공기의 저전원 전압을 고전압으로 변환하는 장치로 점화 유니트(Ignition Unit)라고도 불리고 있다. 익사이터에는 인덕션 코일(Induction Coil)을 이용한 인덕션 타입(Induction Type)과 커패시터 방전(Capacitor Discharge)을 이용한 커패시터 타입(Capacitor Type)이 있는데, 최근에는 커패시터형 고에너지 회로가 주로 이용되고 있다.
최근의 것은 갭의 방전 특성을 향상시키기 위해서 유리관의 안쪽면 일부에 세슘 등의 방사성 물질이 칠해진 것이 있기 때문에 취급에 주의를 요한다. 또한 익사이터는 고공에서 공기 밀도가 떨어지면 절연 불량에 의한 플래쉬 오버(Flush Over:섬광 단락)를 발생시키고 점화 성능이 떨어지기 때문에, 보통의 경우 작은 사각형 박스로 완전히 밀폐된 구조로 되어있다.
② 하이텐션 리드
익사이터와 점화 플러그를 접속하고 있는 고압 전선을 하이텐션 리드라고 부른다. 하이텐션 리드는 무선 방해와 사용 중 접촉에 의한 마멸 단선을 막기 위해 쉴드 케이블을 사용하고 있다.
③ 점화 플러그
점화 플러그는 중심 전극과 원주 전극의 갭이 고리 모양으로 된 것이 일반적으로 사용되고 있고, 양전극간에 전압이 가해지면 갭 사이의 공기가 먼저 이온화되고 이온화된 공기는 전기 저항이 낮기 때문에 비교적 저전압으로 충분한 불꽃 방전이 순간적으로 행해진다. 이 방식의 장점은 점화 플러그가 손상되어도 발화가 가능한 것이다. 또한 최근에는 원주 전극에 반도체를 장착하기도 하고 원주 전극부에 특수 코팅을 해서 이온화하기 쉽게 한 점화 플러그도 사용되고 있다. 어느 쪽이든 점화 플러그의 전극은 작동 시간과 주울수에 비례해서 소모된다.
시동기
시동기는 액세서리 기어박스이 전면부에 위치하고 있으며 분해 및 조립을 용이케 하기위하여 기어박스부에 QAD링이 설치되어 있으며 이 링은 정비작업을 보다 편리하게 하기 위하여 장착되어 있다.
블리드 장치
압축기의 고온 고압의 공기는 블리드 밸브를 통하여 엔진 흡입구로 유도되어 압축기 흡입부의 방빙장치에 이용되며 또 연료 가열기, 항공기 여압 및 항공기 제빙, 및 방빙계통에 쓰인다.