얼마만에 쓰는 정보글인지 모르겠네... 오늘은 게이들이 평소에 관심가지지는 않았지만 알아보면 재미있는 특집을 가져왔어. 이번 정보글에서는 F-15E의 연료계통만 중심적으로 다룰거야..
F-15E는 천조국의 파퓰러한 F-15전투기를 베이스로 해서 재설계한 전폭기야. 내부구조를 강화하는등 기존의 공중전 전투기형과는 엄연히 다르지만 동체의 기본적인 겉모양이나 에어포일등은 같지. 그런 기본지식은 이미 알고있겠지?
연료계통 설명에서 일단 컨포멀탱크나 외부연료통은 뒤에 가서 설명하고 우선 기체내부를 먼저 볼거야
윗짤이 바로 주날개의 모습이야. (16)이라고 표시된 부분 안쪽으로 연료탱크가 자리잡고있어.
F-15E의 연료시스템은 내장 외장 가리지 않고 여압시스템이 장착되어 있어. 고고도의 낮은 기압으로 연료가 기화하는 것을 방지하기 위해서이고
또 연료를 소모하면서 탱크 내에 기압이 낮아짐으로 인해 연료 펌프질이 어려워지는 것을 막지. 참고로 연료계통을 여압하는 여압시스템은 뒤에 나올 연료이동펌프와는 달라. 전자는 컴프레서 단계에서 뽑아낸 엔진 블리드 에어로 작동하고 후자는 전기모터로 작동해. 서로 별개이므로 이 두 가지를 햇갈리면 안돼... 뒤에가서 또 알려주겠지만 컨포멀탱크만은 엔진 블리드 에어에 의존하지 않고 자체적으로 여압 기능이 있어.
위의 그림에서 (6)번은 동체에 자리한 제1 탱크로 가장 많은 연료를 저장해 (1)번과 (4)번은 각각 왼쪽과 오른쪽 날개속에 들어있는 연료탱크이지. (2)번은 보조연료탱크이지
(6), (1), (4) 연료탱크는 비행 도중 연료를 이리저리 옮기며 무게중심을 최적의 상황으로 조절하는 역할을 하지. 오른쪽과 왼쪽 날개의 연료무게 차이가 90kg이 넘는다면 연료조절시스템이 자동으로 균형을 맞추는데 그게 5분 이상 걸리면 고장으로 보고된다고해.
(3)번과 (5)번은 피드 탱크(Feed Tank)라 해서 각각 왼쪽과 오른쪽 엔진에 연료를 공급해. 날개와 동체의 세 개의 주 연료통에서 일단 피드탱크로 연료를 보낸다음 다시 피드탱크가 엔진으로 연료를 펌프질하는데 그 이유는 F-15기의 엔진에 연료를 공급하려면 반드시 연료를 펌프질해서 공급해야 하고(그냥 중력으로는 공급할수 없음) 배면비행이나 -G기동시에 필요한 연료를 주 연료통에서 뽑아 쓸수 없기 때문이야.
그러므로 딱 이 피드탱크 내의 할당된 용량만큼만 뒤집어진채로 날 수 있어. 주연료통과 피드 탱크 사이 밸브가 피드탱크 연료량에 따라 자동으로 열렸다 닫혔다 펄럭펄럭거려.
주연료통은 이렇듯 펌프를 사용해서 피드탱크로 연료를 보내는데 만약 그 펌프가 고장나도 중력을 이용해(노짱모방이노) 피드탱크에까지는 보낼 수 있어. 하지만 위에서 말한 데로 피드탱크에서 엔진으로 연료를 공급하는 3개의 부스트 펌프가 모두 고장나면 엔진이 정지할수밖에 없지. 그렇지만 3개가 모두 정지하는 상황을 거의 드물고 한개만 살아있어도 밀리터리 출력(애프터버너를 켜지 않은 최대추력)을 유지할수있어.
(날개탱크 옆에 일게이 똘똘이보다는 훨씬 큰 뾰족이가 달려있는데 그건 서지 탱크(Surge Tank)라 하는 물건으로 연료탱크내의 급격한 압력변화로 인한 날개 파손을 방지하는 일종의 빈 탱크같은거야.)
위에서 연료를 이리저리 움직인다고했어.. 헌데 어떻게 이동하느냐.. 가 궁금한 호기심 많은 일게이가 있을까봐 원심 펌프를 소개할게..
유압게이들이 좋아하는 원심펌프찡.gif
임펠러 라고 이렇게 생긴 것도 있음
F-15e는 물론이고 대부분의 항공기에서 연료이동 펌프는 거의 다 전기모터로 구동되는 원심펌프야. 물론 엔진으로 직접 돌리는 펌프도 있음.
F-15E는 군용기인 만큼 적들의 공격에 대한 생존성을 염두해 두고 설계되었는데 연료계통도 마찬가지야. 엔진에 화재가 발생해도 연료탱크는 무사하고 여러가지 코팅과 충격흡수 폼이 처리되어있어서 직격탄을 맞아도 폭발의 위험이 없어. 연료가 이리저리 움직이면서 발생하는 정전기도 차단해서 불이 붙은것을 예방하지.. 필요하면 연료를 전부 공중으로 운지시킬수도있어.
설계 ㅍㅌㅊ? ㅆㅅㅌㅊ!
이제 밖으로 눈을 돌려서 외부연료통과 컨포멀탱크(CFT)를 알아보자
F-15찡은 최대 3개의 외부연료탱크를 장착할 수 있는데 이건 컨포멀탱크와는 별개야. 두개를 뭉뚱그려서 다같이 외부연료라고 칭하기도 하는데 정보글에서는 구분할거야. 아무튼 3개까지 달고 비행하는건 거의 레어고 통상적으로 최대 두개까지 달고 CFT 달고 날지.
전투시 신속하게 떼어버리기 위해 외장연료를 동체 내부로 이동해서 먼저 비우는데 이것 또한 위에서 말했듯이 블리드 에어를 사용하지. 외부연료탱크는 비행 중 버릴수있지만 컨포멀 탱크보다 공기저항을 많이 발생시켜.
컨포멀탱크 CFT Conformal Fuel Tank
양쪽에 하나씩 달고나는 CFT는 자동으로 양쪽의 균형을 450kg 이내로 맞추지. CFT는 앞, 중앙, 뒤 부분으로 연료저장부분이 나뉘어져있어. 연료가 출렁거려서 밸런스를 흐트려뜨리는걸 방지하기 위함이야. 각각의 CFT에는 두 개의 연료펌프가 있어서 연료를 펌핑펌핑 할수있지. CFT는 비행 중 분리가 불가능한 대신 공기저항이 적고 항공기의 기동성을 해치지 않아.
아까 CFT는 다를 연료계통과 다르게 엔진 블리드 에어를 쓰지않는다고 했을거야. 윗짤의 빨간색으로 표시한 부분을 잘 봐. 그 부분으로 빠르게 스쳐지나가는 공기를 스쿱 해서 직접 여압조절을 하는 거야. 신기하노..
조종사는 왼쪽 콘솔 윗부분에 있는 연료조절패널로 위의 모든 복잡한 사항을 관리할수있어.
가운데는 연료 덤핑 스위치네..
그렇다면 이제 F-15E가 무슨 수로 탑재된 연료량을 산출해서 이렇게 조종사에게 뙇! 하고 보여주느냐..
바로 일게이들 자동차 연료탱크에도 달려있을법한 플로팅 타입 센서를 사용해. 쉽게말하면 부력이 있는 공 같은 걸 띄워서 그 높이로 연료량을 측정하는 구식이고 정확도도 떨어지는 방식이지. 특히 급기동중이나 바로 직후에는 특히 비정확한 방식이야. F-15E찡은 오래된 비행기니까 그러려니 하고 너그럽게 넘어가도록 하자
여담으로 A320같은 비교적 최근의 항공기는 길다란 전자식 콘덴서 비슷한 막대기를 간격을 두고 수십개씩 배치해서 99%의 정밀도로 연료량을 읽어낼 수 있지.
정밀센서 ㅍㅌㅊ?
그런데 Manyak 연료가 없으면 아무리 첨단 게이지라도 노짱손목에 피아제마냥 쓸모가 없겠지?
1. 유압으로 급유창을 열어서
2. 급유 붐과 딱딱 소리나게 결합시키고
3. 공중급유기 자체의 압력으로 연료를 공급받는다.
4. 연료압력이 80PSI에 도달하면 자동으로 붐이 분리된다.
(위의 그림의 숫자와는 무관. 단순히 순서를 나타낸 거임)
동체연료탱크가 700kg 정도 채워지면 외부연료탱크에 연료가 들어가기 시작하고 컨포멀탱크는 이와 무관하게 시작부터 연료를 공급받지. 아까말한 컨포멀탱크 내의 3개의 구간에 적절한 순서로 연료가 채워져서 무게중심이 심하게 움직이지 않아.
참고로 F-15E에 연결되는 '플라잉 붐' 타입 공중급유 장치는 분당 3톤의 연료를 급유할 수 있어.
F-15E에는 내부연료 총 2019갤런과 CFT와 3개의 외부연료탱크에 3286갤런이 들어가서 총 5305갤런을 탑재할수있어! 이론상으로 연료를 20톤이나 넣을수 있네..ㄷㄷ
마지막으로 연료 덤핑에 대해 간단하게 알아보고 마치자.
F-15E는 피드 탱크를 제외한 모든 연료계통의 연료를 공중으로 버릴 수 있어.
연료를 일단 버리기로 마음먹었으면 오른쪽 날개에 있는 덤프 밸브를 통해 동체와 날개연료를 버릴 거야.
내부연료를 버리면서 CFT와 외부연료를 내부로 옮겨서 버리지. 빨리버려야됨. 일단 랜딩기어를 내리면 외부연료탱크의 연료는 절대 버릴수없음. 아까운 연료탱크 자체를 떼어내거나 킵하거나 선택해야됨.
버리는 속도는 오른쪽 날개탱크 분당 175kg 왼쪽날개 분당 117kg 동체연료 분당 567kg으로 전체적으로는 1분에 대략 410kg을 내던진다고 생각해. 물론 덤프 밸브가 오른쪽에만 있으므로 모든 연료를 버릴때까지 왼쪽날개가 오른쪽에 비해 분당 60kg가량씩 가벼워짐.
가운데 보이노?
정보글 초보라 뻘글이지만 쓰느라 정말오래걸렸어.. 일게이들이 재미있게 읽어주면 정말 고마울것같아.. 근데 저번에 콩코드 파트2는 쓸려는데 딱히 더 쓸게없더라ㅠㅠ..
