[항공우주공학]5장(추진기관) 연습문제 풀이

소개글

사단법인 한국항공우주학회의 항공우주학개론 5장 연습문제 입니다.
문제에서 해당하는 각종 그림 등을 첨가해 만점 받은 보고서 입니다.

목차

1. 항공기용 동력장치로서 갖추어야 할 구비조건을 설명하여라.
2. 가스터빈 기관의 종류를 들고 차이점을 설명하여라.
3. 펄스디토네이션 기관의 작동원리를 설명하고 장래 유용성에 대해 설명하라.
4. 고체로켓, 액체로켓, 하이브리드로켓 기관의 장단점을 각각 설명하라.
5. 축류압축기의 공기압축 원리와 실속을 설명하여라.
6. 가스터빈 기관의 연소실의 기능, 종류 및 특징, 성능에 대하여 설명하여라.
7. 왕복기관에 대하여 논하고 그 종류를 들고 차이점과 특징을 설명하여라.
8. 가스터빈 기관의 장점을 왕복기관에 비교하여 설명하라.
9. 4행정 왕복기관의 각 행정과 4행정기관의 작동원리를 설명하여라.
10. 피스톤 링의 종류와 기능을 설명하여라.
11. 노킹의 발생 원인과 왕복기관용 연료의 제폭성에 대하여 설명하여라.
12. 옥탄가(octane number)와 성능가(performance number)의 차이를 설명하여라.
13. 윤활유의 기능을 설명하여라.
14. 프로펠러 깃의 유효받음각과 기하학적 피치각에 대한 관계를 설명하여라.

본문내용

7. 왕복기관에 대하여 논하고 그 종류를 들고 차이점과 특징을 설명하여라.

왕복기관(往復機關, reciprocating engine)이란, 여러 가지 방법으로 실린더 내의 피스톤을 왕복 운동시켜 동력을 얻는 기관을 일컫는다. 주된 것으로는 보일러에서 발생시킨 증기를 실린더 안으로 들여보내 증기압력으로 피스톤을 움직이게 하는 증기기관과 가솔린·중유 등의 화석연료를 실린더 안에서 점화 폭발시켜 그 힘으로 피스톤을 움직이게 하는 내연기관이 있다. 보통 피스톤의 왕복운동은 피스톤핀·커넥팅로드·크랭크를 매개로 하여 크랭크축의 회전운동으로 전환시켜 이용한다. 왕복기관의 피스톤은 정지·가속·감속을 반복하므로 진동이 생기기 쉬운 결점이 있지만, 제작과 윤활이 쉽기 때문에 동력기관으로 널리 사용되고 있다.
왕복엔진에는 많은 종류가 있다. 가장 크게 분류를 한다면 가솔린 엔진과 디젤 엔진으로 나눌 수 있다. 이것은 어느 연료를 사용 하는가에 따른 분류다. 가솔린 엔진도 4행정 방식과 2행정 방식, 로터리 방식이 있지만 대부분의 승용차는 4사이클 엔진을 사용한다.

가솔린 엔진은 휘발성이 높은 휘발유를 공기와 혼합하여 흡기관에서 직접 분사하여 연소실에 보내고, 점화 플러그로 만든 전기 불꽃으로 점화, 연소시킨다. 피스톤이 실린더 안에서 흡입, 압축, 연소, 배기의 4행정(스트로크)을 거치면 한차례 연소 사이클이 끝이다. 이 사이에 피스톤은 위 아래로 두 번 왕복하게 된다. 4행정 엔진의 가장 큰 특징은 저속에서도 안전한 회전을 유지하며, 안정된 토크(회전력)를 얻는데 있다.

휘발유 엔진이 혼합 가스를 압축한 뒤 불꽃을 튀겨 점화를 한다면, 디젤 엔진은 점화 장치 없이 압축한 공기에 연료를 분사하여 자연 점화되게 하는 원리를 이용한 것이다. 이때 분사되는 연료는 경유로 높은 압축에서 불타는 시간이 길어 열효율이 우수해 경제성이 높은 것이 특징이다. 흡기와 배기 밸브의 기본 구조는 4행정 엔진과 같다. 디젤 엔진은 대부분 지프형 자동차나 트럭, 버스 등에 사용한다. 승용차에는 엔진 진동과 소음이 커 많이 사용하고 있지 않다. 우리나라에서는 휘발유보다 경유 가격이 낮아 유지비를 아끼기 위해 디젤 엔진 선호도가 높지만 공해 문제를 안고 있다. 디젤 엔진은 온도가 낮을 때는 미리 연소실을 가열하지 않으면 쉽게 착화가 되지 않아 예열 플러그를 사용하고 있으며, 높은 압축비를 가진 시동 시스템이 필요하며 배터리 용량도 큰 것을 사용해야 한다.

▶ 왕복기관의 종류와 특성
<공랭식 냉각 계통>
① 냉각핀 : 냉각 면적을 넓게 하여 열을 대기 중으로 방출하여 냉각을 촉진
② 배플 : 공기가 실린더 주위로 고르게 흐르도록 유도하여 냉각 효과 증대
③ 카울 플랩 : 냉각 공기의 유량을 조절하여 냉각 효과를 조절
<실린더 배열에 따른 분류>
- 실린더 체적을 증가

참고 자료

없음