고바이패스 엔진 중 가장 강력한 GE90-115B의 모습.[1]
군용 저바이패스 엔진들 중 가장 강력한 F135-PW-100의 모습[2]
영어: Turbofan
독일어: Mantelstromtriebwerk
1. 개요
연료의 연소배기가스 및 터빈 앞쪽의 팬으로 가속된 공기로 추력을 얻는 제트 엔진. 바이패스 제트(bypass jet)라는 용어로도 불린다.터보제트 엔진에서 파생된 엔진으로, 구조상으로 터보제트 앞에 거대한 팬 하나와 엔진을 감싸는 덕트를 추가하면 된다.
2. 역사
터보팬 엔진은 1941년 4월 소련 우크라이나 출신의 엔지니어인 아르킵 미하일로비치 률카(Архип Михайлович Люлька : 1908~1984)가 세계 최초로 개발하였다. 당시 프로토타입이 제작되었고 테스트를 하려 했다고 한다. 하지만 1941년 6월 독소전쟁이 터졌고, 소련은 붕괴된 공군력을 빠르게 재건하기 위해서 기술적 난제가 많은 터보팬 엔진보다는 이미 검증된 일반 가솔린 엔진을 활용한[3] 군용기 생산에 주력하면서 신형 엔진 개발은 뒤로 미뤄둔다. 결국 1945년에야 만들었다고 한다. 참고로 그는 이미 1939년 원심식 엔진의 설계도를 만들어낸 적이 있었으나 시험만 거쳤고 양산은 안됐다.독일도 소련과는 별개로 1943년에 다임러-벤츠 사에서 터보팬의 원리를 도입한 엔진 개발에 성공했으나, 전시 상황에서 물자부족 및 기술적 난점 등으로 시제품 1대에 그치고 그 이상의 연구는 진척되지 못하였다.[4]
제2차 세계 대전이 끝나고 터보팬 엔진이 다시 등장하는데, 이론상으로는 순수한 의미의 터보제트 엔진보다는 열역학적으로 우수해야 했지만 기술 부족으로 터보제트보다 빠르지도 강력하지 않으면서 구조만 복잡한 엔진으로 평가절하되기도 했다.
그러나 영국의 롤스로이스가 첫 양산형 엔진인 콘웨이(Conway)를 개발하고, 소련의 투폴레프 설계국이 세계 최초로 터보팬 엔진을 장착한 여객기 Tu-124를 개발하면서 터보팬 엔진의 시대가 열린다. 이후 기술혁신을 거듭하여 미 공군의 F-111, 미 해군의 F-14 등을 필두로 높은 추력과 안정성이 요구되는 전투기에도 터보팬 엔진이 채택되면서 제트 엔진의 독점적 지위는 터보팬이 차지하게 되었다.
그래서 21세기에는 제트기 가운데 터보제트 엔진을 채택한 항공기보다는 터보팬 엔진을 처음부터, 또는 중도 업그레이드를 통해 장착한 항공기가 민간용 및 군용을 막론하고 압도적으로 다수를 차지하고 있다.
3. 구조
터보팬 엔진을 앞에서 본 모습. 정면에서 보이는 깃이 많은 바람개비(팬)가 바로 터보팬에서 중요한 역할을 하게 되는 팬 블레이드다.
터보제트와 생긴 것도 비슷해보이고 구동 방식도 가스터빈으로 같지만 거기서 몇 가지 부품이 더 붙었다. 앞부분에 터보제트는 축류압축기라는 여러 겹의 팬들만 있으나, 터보팬은 축류압축기가 있는 것까지는 터보제트와 같지만 축류압축기 앞에 훨씬 큰 팬이 하나 더 장착되어 있는데 이게 바로 팬 블레이드이다. 이 정면 팬으로 가속된 공기가 바이패스 공기라고 하여 이 엔진에서 매우 중요한 역할을 한다.
과거 팬은 크고 깃도 많은 형태가 정석이었으나 지금은 다 옛말이 되어가고 있다. GEnx는 팬 블레이드가 18개다. GE9x에서는 16개로 더 줄어들 예정. 이는 효율성 때문인데, 과거에는 내구성 문제로 팬 블레이드를 얇게 만들어 여러 개를 사용해야 했지만 이는 효율성이 떨어질 뿐더러 버드 스트라이크 등의 FOD에도 매우 취약했다. 이후 블레이드 재료의 내구성이 향상되면서 선풍기나 스크류 프로펠러처럼 넓적한 터보팬도 차츰 개발되면서 팬 블레이드를 더 적게 사용하게 된 것이다. 구형 여객기의 엔진과 신형 여객기의 엔진을 보면 확연히 차이가 난다.
거의 모든 터보팬 엔진은 팬이 맨 앞에 달려있어 많은 공기를 한번에 끌어오는데 극소수의 일부 터보팬 엔진은 팬이 앞이 아닌 뒤에 달린 경우도 있다. 콘베어 990의 엔진이 그 사례로, 팬이 터빈 뒤로 달려있어서 카울 앞부분이 휑하고 터보제트 압축기 깃이 그대로 노출되어있다.
여객기용 고바이패스 터보팬의 경우 대부분 팬 중앙에 무늬가 그려져있는데, 주로 달팽이와 비슷한 나선형 무늬가 있다.[5] 이건 일부러 그려넣은 건데, 팬이 고속으로 회전할 때 움직이는 무늬를 통해 지상에서 작업중인 사람들에게 엔진이 돌고 있으니 접근하지 말라는 경고를 전달한다.[6]
4. 엔진 시동
GE90 작동 원리 영상.
터보팬 엔진 시동 과정
아래 작동 원리 사진에서도 보이듯이 엔진엔 온통 팬 블레이드 뿐이라 자동차 엔진처럼 스타트 모터가 있는것도 아닌 이걸 도대체 어떻게 기동 시키는가 싶을건데 공압을 이용한다. Auxiliary Power Unit(보조 동력 장치, 이하 APU)를 이용해 공압을 생성하고 이 공압으로 공압시동기를 가동해서 축 동력으로 바꿔 메인 기어 박스를 돌리고 이 기어박스와 연결된 N2 샤프트가 같이 돌면서 고압 압축기와 고압 터빈에 회전을 전달한다. 고압 압축기와 고압 터빈이 돌면서 공기를 빨아들일때 공기의 흐름에 따라 저압 압축기와 저압 터빈도 같이 돈다. 고압 압축기의 RPM이 일정수치까지 올라가서 공기 압축이 제대로 이루어지면 그때 연료 분사및 점화 플러그 작동으로 연소시켜 분사한다. 또한 앞서 말했듯 N2 샤프트의 압축기와 터빈이 돌면서 생기는 공기의 흐름으로 N1 샤프트에 연결된 저압 압축기와 외부에서 볼 수 있는 거대한 팬 블레이드가 돌게 되는데 이렇게 두개의 샤프트에 연결된 팬 블레이드가 전부 돌면서 공기를 빨아들이고 압축해 연소실로 보내는 과정이 반복되면서 본격적으로 가동한다.
APU가 없는 경우는 외부전력을 사용해 시동만 거는 스타터 모터나 시동 후에도 계속 연결돼 돌며 전기를 만드는 용도로 전환되는 스타터 제네레이터를 쓴다(이 경우 엔진이 하나라도 완전히 켜져 잘 돌고, 스타터 제네레이터가 성공적으로 발전모드에 진입했으며, 내부급전도 전부 그쪽으로 바꿨으면 급전선을 빼도 된다). 맨 위 F135 엔진의 아래로 볼록 튀어나온 것 중 검은게 스타터 제네레이터와 그 기어박스라고 한다.
4.1. 작동 원리
고바이패스 터보팬 엔진의 원리. 예시의 경우 보편적인 2단 축 구조로, 롤스로이스plc 등 일부 제조사의 경우 한 단 계의 축을 더 감싸서 고압/중압/저압의 3단 구조를 갖추기도 한다.
위의 그림에서 보는 것과 같이, 터보팬 엔진은 2종류의 기체를 뿜어낸다. 팬으로 가속된 공기(Bypass Air, 바이패스 공기, 분홍색)가 연료가 연소된 이후의 배기가스(Combusted Air, 연소된 공기, 붉은색)를 둘러싸는 형태로 되어 있다. 팬, 덕트와 팬 구동용 터빈을 제외하면 나머지는 터보제트 엔진과 동일하다. 동력원은 연소된 공기이며, 이 공기가 연소되는 에너지를 이용해 엔진 앞쪽의 팬을 돌려 바이패스 공기를 만들어낸다. 바이패스된 공기의 경우 프로펠러와 같은 방식으로 작동하게 되는데, 이러면 터보프롭과 다를 게 무엇인가라는 의문을 가질 수 있다. 터보팬의 경우, 노즐로 배출되는 공기의 속도는 줄어들지만, 배출되는 공기의 질량은 늘려 효율을 높이는 구조를 하고 있다. 즉 배출되는 제트의 속도는 느리지만 배출하는 질량이 더 커 출력은 좋은 구조가 된다. 바이패스 공기와 연소된 공기의 비율을 Bypass Ratio라 부른다. 예를 들어 이 비율이 10:1 이라면 연소된 공기가 1일 때 그로 인해 발생되는 바이패스 공기가 10 이라는 의미이다. 바이패스에 비해 노즐에서 나오는 추력 비중이 적다고 무시해선 안되는 게, 팬만 거쳐서 나가는 공기의 비율이 저래서 그렇지, 노즐에서 나오는 제트 추력 자체가 적은 건 아니기 때문이다. 그 팬을 구동하고 있는 건 결국 터보제트 엔진이고 그 엔진의 힘은 결코 약하지 않다.
예컨대 야구공(적은 질량)을 빠른 속도로 던질 때 100의 추력이 생성된다고 가정하자. 그러면 여기서 속도를 줄이고 질량을 높이는 방식, 예컨대 야구공보다 2배 무거운 농구공을 절반의 속도로 던질 때도 마찬가지로 100의 추력을 생성할 수 있다. 이는 작용/반작용에 의해 발생되는 추력은 던지는 물체의 운동량 변화에서 기인하는 것이기 때문이다. 운동량은 질량과 속도의 곱이기 때문에, 뒤로 던지는 물체의 질량에 반비례하여 낮은 속력으로 같은 추력을 얻을 수 있다. 그러나, 운동에너지는 이와 다르다. 운동에너지는 질량에 비례하고 속도의 제곱에 비례(Ek=1/2mv²)하기 때문에, 위의 예에서 야구공을 빠른 속도로 던지는 것보다, 2배 무거운 농구공을 절반의 속도로 던지는 경우에 절반의 운동에너지만 필요한 것을 알 수 있다. 즉, 높은 질량유량을 낮은 속도로 배출하는 엔진이 동일한 추력에서 더 적은 연료를 소모한다. 여객기의 엔진들이 바이패스비를 늘려서 추력을 유지하면서도 속도를 희생시키면서까지 효율을 높이려 하는 이유는 다들 알다시피 여객기는 빨리 날아가는 것만이 전부가 아니기 때문이다.[7]
한편, 비행기가 정지 상태가 아닌 전방으로 움직이는 경우에, 비행기를 실제로 추진시킬 수 있는 배기가스의 속력은 배기가스가 엔진 노즐을 떠나는 속력에서 비행기의 속력을 뺀 값이 되므로, 배기가스의 속력이 느릴수록 고속 비행시의 효율은 떨어지게 된다.
이를 정리하면, 배기가스가 높은 질량유량과 낮은 속력을 가지는 경우, 저속에서는 효율이 높지만 고속에서는 효율이 크게 떨어진다. 반대로 낮은 질량유량과 높은 속력을 가지는 경우에는 저속에서는 효율이 낮지만 고속에서도 효율이 크게 떨어지지 않는다. [8]
고바이패스비를 가진 터보팬 엔진은 배기가스의 질량유동률을 높여서 추력을 내는 방식이고, 저속에 적합하다. 반대로 저바이패스비를 가진 터보팬 엔진이나, 아예 바이패스가 없는 터보제트 엔진은 배기가스 속도를 극대화시켜 추력을 낸다. 따라서 저속에서는 효율이 낮으나 고속에서도 추진 효율이 유지된다.
GE90-115B 터보팬 엔진의 조립 전 모습. 보통 민항기용 터보팬 엔진의 팬 블레이드는 사람보다 크거나 비슷한 크기인 경우도 적지 않다.
또한 질량유동률을 높이려면 바이패스비가 커야 하는데 그러려면 위 사진에서 보듯이 엔진의 직경 자체가 커지므로 엔진 탑재공간 등에 제약을 받는다. 이 때문에 바이패스비가 높은 고바이패스 터보팬엔진은 주로 저속에서 높은 연비를 가져야 하는 민간여객기나 수송기, 폭격기, 대잠초계기 등 체공시간과 항속거리가 중요한 군용기에 쓰인다. 반대로 저바이패스 터보팬엔진은 전투기 등 속도와 기동성이 중요한 군용기에 쓰인다. 따라서 민간여객기의 팬엔진은 맨 앞의 프로펠러 팬이 거대한 형상이고 군용 전투기의 팬엔진은 프로펠러 팬이 작은 형상이라 그냥 터보제트 엔진이라고 해도 믿을 정도다. 일부 군용 전투기 터보팬은 말이 터보팬이지, 바이패스 되는 공기량이 병아리 눈꼽만해서 반 농담삼아 바이패스되는 공기가 그저 약간 새는 수준(leak)이라고 하기도 한다. 그런데 그 병아리 눈꼽만큼의 바이패스 공기가 애프터버너로 들어가면(실제 그렇게 구성되어 있다) 터보제트 엔진의 애프터버너와는 달리 연료를 더 제대로 연소시키게 되어(터보팬 제트엔진의 코어 - 예전의 터보제트엔진 - 의 배기가스에는 산소가 거의 없겠지만 바이패스 공기의 산소는 그대로다) 엄청난 수준으로 출력을 뻥튀기 하게 되며, 터보제트+애프터버너 조합에 비해 연비를 개선시켜주는 효과도 있다.
4.2. 터보팬과 터보프롭은 어떻게 다른가?
실제로 과거에는 터보팬 엔진의 전면 팬이나 터보제트 엔진의 전면 압축기팬 부분을 "제트엔진의 프로펠러"라고 부르기도 하였다.[9] 터보제트와 터보팬을 비롯한 압축기 팬과 터빈이 있는 제트엔진들의 경우 앞부분의 팬을 "프로펠러"라고 칭하는 사람들도 있다.
실질적으로 터보팬 엔진에서 팬은 축류 공기압축기의 제1단으로서의 기능도 일부 수행하긴 하지만, 팬의 주된 기능은 어디까지나 프로펠러와 마찬가지로 공기를 뒤로 밀어내서 추력을 만드는 것이다. 따라서 원리적으로, 터보팬 엔진의 팬은 터보제트 코어의 저압 터빈에 의해 구동되는 프로펠러의 특수한 형태라고 할 수 있기에 프로펠러의 진화형 또는 깃이 많아진 프로펠러라고도 일컬을 수 있다.
즉, 터보팬 엔진과 터보프롭엔진은 모두 "터보제트 코어에 의해 팬/프로펠러를 구동하여 공기를 뒤로 밀어냄으로써 추력을 얻는 항공기 엔진"으로서, 결국 작동원리 상에서는 서로 다른 물건이 아니다.
터보팬 엔진과 터보프롭 엔진을 구분하는 기준들은 다음과 같은 것이 있으나, 다음의 구분 역시 질적 구분이라기보다는 양적인 구분에 불과하고, 터보팬과 터보프롭을 나누는 기준 또한 임의적이라는 사실을 염두에 두어야 한다. 따라서 아래의 구분 기준에 각각 기준의 예외 또는 한계를 서술하였다.
- 터보팬은 바이패스비가 낮아, 팬을 감싸는 덕트를 필요로 하는 반면, 터보프롭의 프로펠러는 바이패스비가 극단적으로 높아 덕트를 사용하는 것이 비현실적이다.
예외 : 프로펠러 중에도 덕트를 사용하는 경우가 존재한다.[10] - 터보프롭의 프로펠러는 엔진과 구분되는 독립된 실체로서 통상 기어박스를 통해 간접적으로 터빈과 연결되지만, 터보팬의 팬은 엔진의 일부로 통합되어, 코어의 저압 터빈 회전축에 직결된다.
예외 : 기어드 터보팬의 팬은 감속기어에 의해 저압 터빈 회전축과 간접적으로 연결된다. - 프로펠러는 상대적으로 소수의 날개깃을 가진 큰 직경의 회전체이지만, 팬은 상대적으로 다수의 날개깃을 가진 작은 직경의 회전체이다.
한계: 프로펠러는 고속에서의 효율성을 위해 블레이드 수가 증가되고 있는 추세이며,[11] 터보팬의 팬은 고바이패스화와 동시에 날개의 숫자가 줄어들고 있고[12] 팬의 지름도 점점 커지고 있어서, 둘의 구분은 희미해지고 있다. - 터보프롭의 추력은 전적으로 프로펠러에 의해 발생되며, 터빈 배기는 추력에 기여하지 않는다. 심지어 터빈 배기구가 전방을 향하는 것도 있다. 반면 터보팬은 바이패스비가 높은 것이라도 상당량의 추력이 터보제트 코어의 배기가스에 의해 발생된다.
한계 : 터보 코어와 팬의 추력비 또한 터보팬의 바이패스비가 점점 극단적으로 증가함으로 인해 터보프롭과의 구분이 애매해지는 추세이다. 물론 상술했듯 터보팬을 구동하는 건 결국 터보제트이며, 비율이 저런것 뿐이지 코어의 출력 자체가 약한 건 절대 아니다.
GE가 생산한 탄소섬유 터보팬 블레이드(왼쪽)와 터보프롭 블레이드(오른쪽). 참조 [13]
보잉 777의 제트엔진인 GE90엔진을 제작하여 유명해진 제너럴 일렉트릭에선 이런 재미있는 설명을 하였다.
| 제트기에 부착된 엔진에도 대형 터빈이 장착되어 있다. 즉 프로펠러 비행기나 제트비행기 모두, 커다란 팬이 공기를 뒤쪽으로 밀어낸다는 점에서는 마찬가지이다. 프로펠러 비행기에 달린 대형 프로펠러가 공기를 휘저어가며 앞으로 나아가는 것과 비슷한 일이 제트엔진에서도 일어나는 것이다. 다만 제트엔진의 경우에는 그 과정이 엔진 내부에서 일어나게 된다. |
간혹 제트엔진을 단 비행기들을 보고 프로펠러가 없는 비행기라고 부르는 경우가 많은데, 엄밀히 말하면 프로펠러는 사라지지 않았다. 프로펠러는 오늘날 제트엔진 안쪽으로 들어가서 공기를 뒤로 밀어내어 비행기의 추진력을 제공하는 역할을 여전히 담당하고 있다.
이러한 구분은 요즘은 오픈팬이라는 방식이 등장하며 점차 모호해지고 있다. GE/사프란이 합작회사 CFM이 개발 중인 최신형 RISE 엔진은 터보팬 엔진의 무거운 팬 카울링을 제거해서 거대한 팬이 선풍기 날개처럼 엔진 외부에 드러나 있는 오픈로터 방식이어서 별도 프로펠러를 사용하는 터보프롭에 가까와 지고 있다.
경쟁사인 롤스로이스도 UltraFan 이라는 최신형 엔진을 개발중인데 터보팬의 팬을 더욱 키우고 감속기어로 회전수를 줄여서 거대한 팬을 저속으로 회전시켜 바이패스비 15:1 로 높여서 대부분의 추진력을 팬에서 얻기 때문에 터보프롭과의 차이가 적어지고 있다.
5. 터보팬의 특징
5.1. 장점
- 경제성이(연비가) 우수하다.
군용기에서도 경제성은 중요하지만, 기름 한 방울이라도 더 아껴야 돈을 벌 수 있는 민항기에서 경제성은 다른 모든 것을 압도할 수 있는 장점 중의 하나이다. 그래서 현대의 신규제작 제트기는 모두 터보팬 엔진을 장착하며, 터보제트 시대에 취역한 오래된 항공기조차도 에어프레임이 여전히 운항가능한 상태라면 엔진을 터보팬으로 바꿔달아 운용하는 경우가 많다.[14] - 동일 연료소모량에서 높은 추력을 얻을 수 있다.
보다 많은 공기유량을 보다 낮은 속도로 분사할 경우 소모되는 에너지는 동일하더라도 추력은 높아진다. - 엔진 소음을 극적으로 줄여 준다. 민항기 엔진의 경우 이것이 점점 더 중요한 키 포인트가 되어가고 있다.
터보제트에서 고속으로 분사되는 고압 배기가스가 외부 공기와 접촉할 때 그 속도차이로 인해 엄청난 트러블과 그로 인한 심각한 소음을 유발한다. 하지만 터보팬 엔진은 평균적인 배기가스 분사속도가 낮은 데다가 상대적으로 저속인 바이패스 공기가 고속의 배기가스 분사를 감싸는 형태로 완충을 시켜주기 때문에 소음이 줄어든다. CFM 인터내셔널 CFM56 엔진의 경우, 프랫&휘트니 J57 엔진에 비해 소음을 126데시벨에서 99데시벨로, 96%의 소음을 줄일 수 있었다. 또한 에어버스 A380에 채용된 GP7000 엔진의 경우 높은 정숙성 때문에 엔진 소음이 줄어든 대신 그 이전의 엔진 소음에 묻힌 다른 잡음[15] 때문에 성가시게 되었다는 색다른 소음불만이 제기되었다고 할 정도이다.
또한 바이패스의 공기는 연소되지 않아서 비교적 저온 상태라[16] 고온의 터빈 코어를 냉각하고 배기가스 온도를 낮추는 작용도 한다.
5.2. 단점
- 고속 영역에서 불리하다.
분사 속도가 낮아지면 앞으로 진행하는 기체 속도에 의해 상쇄되는 상대적인 분사속도의 차이가 줄어들고 그 때문에 고속 영역으로 갈수록 추력이 낮아지면서 고속을 내는 데 불리해진다. 그래서 고속을 내어야 하는 군용기의 경우 바이패스비(Bypass Ratio)가 1.0 이하의 저바이패스 터보팬 엔진이 주류로 자리잡았다. 위 문단에서 말했지만 바이패스 공기의 용도가 군용 엔진의 경우는 애프터버너 연소를 위한 공기를 공급해주는 용도로 쓰인다는 차이점이 존재한다.
항공기가 고속 영역으로 갈수록 엔진의 회전이 빨라지면서 소음이 일어나는 현상도 있다. 민항기용 고바이패스 터보팬은 출력이 80% 이상 되면 전면에서 탈수기나 대형 모터소리같은 큰 진동음이 나는 경우가 대부분 인데, 이는 팬 블레이드 끝부분이 음속을 돌파하면서 나타나는 공명 현상이다.[17] 한번쯤 비행기를 탔을 때 엔진 앞에 앉아봤다면 들어봤을 것이며 이것은 원형톱 소리와 비슷하다 하여 흔히 "Buzzsaw Effect"라고 한다. 대구경 터보팬에서 이 현상을 줄이기 위해 사용되는 것이 기어드 터보팬이다. 내부 및 외부에서 들으면 이런 소리가 난다.
- 엔진의 직경이 커진다.
대구경의 팬이 장착되는 만큼, 엔진의 직경이 더욱 커지며, 저익 구조의 민항기의 경우 착륙 시 엔진 카울이 활주로에 긁힐 확률이 그만큼 높아진다.[18] 고속 기체의 경우 더욱이 크기가 큰 엔진으로 천음속 이상 고속에서 항력이 작은 기체를 설계하기 어렵다. - 터보제트보다 구조가 복잡하다.
앞의 팬을 함께 구동시켜야 하기 때문에 엔진 압축기-터빈 축은 팬 구동계를 위해 중심부가 빈 중공축으로 설계되어야 하거나 감속 기어를 탑재해야 하는 경우가 많다.[19] 이로 인해 설계 난이도가 높아지며, 정비할때 손 봐야하는 요소가 늘어난다.
6. 주요 터보팬 엔진 제작업체
- 프랫&휘트니 - 약칭 P&W. 독수리 마크로 유명하다. 미군의 주력 전투기 엔진 제작으로 유명하며 f-22의 엔진을 개발했다. 대한항공의 자체 엔진 정비 기술도 이곳에서 배웠다. 팬 중심축 무늬가 심플한 편인데, 막대기 형태로 그려지는 편. 방산업체 레이시온의 계열사로, 과거에는 United Technologies라는 종합 공업회사 그룹을 구성했다.[20]
- 제네럴 일렉트릭 - 약칭 GE. 미군의 주력 전투기 엔진 제작으로 유명하다. 고바이패스 엔진 중 가장 크고 추력이 센 터보팬 제트엔진인 GE9X을 만들었다. 그 이전에도 CF6, GE90, GEnx 등 인지도 있는 민항기 엔진을 많이 만들었다. 대부분 팬 중심에 G 모양의 나선형 무늬가 그려져있으며 CF6 시절까지는 달팽이 무늬 이외에도 팬 중앙에 굉장히 다양한 문양이 그려져있었다.
- 롤스로이스 plc - 약칭 RR. 보잉, 에어버스, 유로파이터 등 민항기 및 군용기 엔진의 개발과 생산을 전담하고 있다. 팬 중심축에 대체로 가느다란 선으로 되어있는 왼쪽 방향 나선무늬가 그려진다. 대표적인 민항기 엔진은 과거에는 롤스로이스 RB211이었고 현재는 롤스로이스 Trent인데, 몇 가지 큰 사건사고가 터지면서 트렌트 시리즈는 날아다니는 폭탄이라는 오명을 뒤집어쓰기도 했다.
- CFM 인터내셔널 - 약칭 CFMI. GE-스네크마 컨소시엄. 보잉 737에서 사용하는 CFM56이나 LEAP가 이들의 작품이다.
- 스네크마 - 라팔의 M88을 만든 회사. 민항기 엔진은 바로 위에 서술되었듯 GE와 공동개발하고있다.
- NPO 새턴 - 러시아 제트엔진 회사, 스네크마와 손잡고 여객기 엔진도 만들고 있다.
- 아비아드비가텔 - ОДК-Авиадвигатель, 회사명 자체가 항공기(아비아 - Авиа) 엔진(드비가쩰 - Двигатель)을 뜻하는 러시아어로 프랫&휘트니사와 손잡고 여객기 엔진도 만들고 있다.
- 옴스크 엔진 디자인 회사 - 러시아의 순항 미사일용 소형 터보팬 엔진 제작회사.
- JSC 클리모프 - 러시아의 헬기용 터보샤프트 엔진이나 전투기용 터보팬 엔진 제작회사. 이 회사 엔진의 대표적 고객으로 Mi-17, Mi-24 등을 생산하는 밀(Mil) 헬리콥터가 있다.
- JSC 쿠즈네초프 - 러시아 폭격기 엔진회사.사실 아래 이브쳰코-프로그레스에서 An-225 엔진으로 만든 D-18T가 이 회사 NK-32 엔진에서 에프터버너만 때낸 물건이다.
- 이브쳰코-프로그레스 - 우크라이나 회사, 세계 최대의 항공기 An-225의 엔진이 이 회사 제품이다. 현재는 사명을 모터 시치(Мотор Січ)로 바꾸었으며, 경영난으로 인해 중국에 매각될 뻔 했으나 미국의 반대로 유예되었고 2020년 현재 국제 매물로 나와있는 상태인데, 최종 인수자가 한국이 딜 거라는 루머가 돌고 있다.[21] 하지만 우크라니아측 발표로 터키에 주식이 매각되는 것으로 확인이 되었다.
- 이시카와지마-하리마 중공업 (IHI) - 일본의 IHI는 1960년대부터 미국과 유럽에서 민항기 터보팬 엔진 부품을 하청 받거나 군용 엔진을 라이센스 생산하던 기업이었지만, F3용 XF-9 전투기 엔진, P-1용 F7-10 수송기 엔진을 독자 개발, 생산하면서 제작업체 대열에 합류했다. A320패밀리 전기형 모델들이 사용중인 IAE V2500은 이 회사와 롤스로이스, 프랫 앤 휘트니가 공동개발했다.
- 선양 항공엔진 연구소 (瀋陽發動機研究所设)- 중국의 엔진회사로 러시아와 스네크마로부터 군용 전투기 터보팬 엔진 기술을 라이센스하다가 자체개발을 시작하여 # J-11, J-16 등에 탑재되는 WS-10을 만들고 있다. 중국항공기집단의 자회사이며 이밖에도 구이저우, 베이징에도 항공엔진 회사가 있다.
- IAE - 롤스로이스 plc와 프랫 앤 휘트니, MTU, 그리고 IHI를 비롯한 몇몇 일본 중공업 회사의 합작 회사이다. A320 등에 들어가는 터보팬 엔진인 V2500을 만들며, 이 엔진은 롤스로이스 RB401을 기반으로 했다.
- 엔진 얼라이언스 - 제너럴 일렉트릭과 프랫&휘트니의 합작 회사. 보잉 747-400의 개량형인 747-5X, 747-6X를 위해 엔진을 개발하였지만, 해당 프로젝트가 취소되었고, 767-400ER 프로젝트에도 실패 하였으나, 대신 그 엔진을 개량하여 GP7200이라는 엔진으로 A380에 사용되기 시작했다. 국내에선 대한항공이 자사의 A380에 사용한다.[22]
7. 관련 문서
8. 참고 링크
[1] 단, 테스트 출력을 기준으로 하면 GE9X(134,000lbf)가 현존 최강의 터보팬 엔진이다. 물론 GE9X가 GE90의 후속작인 만큼 이 엔진이 없었다면 9X도 없었을 것이다.[2] 이 엔진이 탑재되는 항공기가 바로 F-35다.[3] 그당시 최초 터보프롭 발명국 헝가리에서 나온 최초의 쌍발 터보프롭 정찰 폭격기 Varga XG/XH(개발 중단, 엔진 시험은 1940년 실시됨)와 영국의 글로스터 미티어 EE227 버전(1944) 외의 타국 항공기엔 터보차저등 과급기를 장착한 가솔린만 있었으며 그나마도 소련은 영 별로였고, 성공한 건 미국의 P-47 정도 뿐. 참고로 소련이 얼마나 덜떨어졌었냐 하면, 과급기 분야에서 아예 개발조차 못한건 아니었지만 결과물이 구렸다.[4] 이때 이미 일방적으로 털리고 있었다.[5] 1990년대 말~2000년대 사이에는 굉장히 다양한 무늬가 그려져있었다.[6] 엔진 안의 팬은 검은색이 대부분이다. 그래서 엔진이 돌고 있는지 아닌 지 육안으로는 구분하기 어려울 때가 많다. 그래서 눈에 띄는 무늬를 넣는 것이다.[7] 터보제트나 저바이패스비 터보팬 엔진을 단 전투기나 폭격기는 속도야 당연히 여객기보다 빠르지만 그 대신 멀리 날 수가 없다. 당연히 그것들이 한 번의 비행 때 대륙을 두 곳 이상 넘어다니며 장거리 작전을 하는 일도 없다. 군용기들 중에서도 장거리 및 장시간 비행 임무는 고바이패스 엔진을 단 수송기나 민항기 기반 조기경보기나 다목적 공중급유기 등의 몫이며 먼 바다에서 공중전을 벌이는 경우엔 아예 항공모함 끌고가서 거기다가 함재기를 풀어놓는 식으로 전투를 전개한다.[8] 다만, 제트엔진의 경우 만들어 낼 수 있는 가스속도에는 한계가 있다. 이것은 연료와 산화제의 종류에 의존하는 값으로, 연료 및 산화제의 단위질량당 에너지 함량에 의해 한계지어지는 값이다. 이는 specific impulse로 나타낼 수 있다.[9] 이 참고 그림은 티타늄 문서에서 볼 수 있다.[10] 예컨대, https://en.wikipedia.org/wiki/Stipa-Caproni[11] 예컨대 에어버스 A400M에 탑재된 Europrop TP400 엔진은 무려 8엽 프로펠러를 사용한다.프롭팬쯤 되면 정말로 구분이 애매해진다.[12] 예컨대 CFM인터내셔널의 CFM56-2는 44매의 팬블레이드를 갖고 있었으나, 최신형인 CFM56-7B는 24매로 줄어들었고, 그 개량형인 LEAP는 더 줄어들었다. 동급 추력의 PW1000G 시리즈의 경우는 20매까지도 줄어들었다. 한편 광동체기의 터보팬도 마찬가지인데, 제너럴 일렉트릭의 GE90-115B에 장착되는 팬은 22매의 블레이드로 이루어져있으며, 그 후속인 GE9X는 16매로 줄어들었다.[13] 설명하는 사람은 뮌헨 GE글로벌리서치의 카를로스 하르텔 박사.[14] 미 공군의 KC-135 공중급유기 같은 예가 대표적인 사례이다.[15] 이를테면 플랩 구동음 같은 유압계통 소리들.[16] 엔진 정상 가동 범위에서 주위 공기가 저온일수록 효율이 늘어나는건 공기 온도가 낮을수록 밀도가 높아져서 흡입 질량이 늘어나기 때문이다. 이는 터보팬뿐만 아니라 다른 엔진에도 해당한다.[17] 프로펠러 항공기들이 음속돌파를 못하는 이유중 하나로 프로펠러 항공기들은 안그래도 기체 자체가 음속을 넘기기 힘든 형상인데다 저 현상이 일어나면 프로펠러에서 발생하는 추력 대비 항력이 너무 강해져 터보프롭이나 터보샤프트를 사용하여 프로펠러가 탄소섬유 등으로 만들어지는 경우를 빼면 거의가 금속이나 나무로 제작되는 프로펠러에 무리가 가며, 별도의 제트엔진을 켜거나 급강하하는 경우는 있을 수 있다.[18] 이 점은 더 직경이 큰 신형 LEAP엔진을 랜딩기어가 낮은 보잉 737MAX에 장착하기 어렵다는 점 때문에 특히 문제가 되었다. 이것을 해결하기 위해 보잉은 설계상의 무리수를 두고, 결국 비행제어프로그램의 문제와 결합하여 두 건의 추락사고를 일으켰다.[19] 감속 기어를 탑재하여 팬을 구동하는 경우에는 Geared turbofan이라고 한다.[20] 이때 P&W와 함께 캐리어에어컨과 오티스 엘리베이터 역시 같은 그룹 내에서 한 패를 이루고 있었다.[21] 정확히는 미국의 금융회사인 오리올 캐피탈이라는 회사가 인수의사를 밝혔는데, 엔진등의 군수물자와는 전혀 관련이 없는 곳인지라 다른곳에 비싼값에 매각하려는 목적으로 매수를 시도하고 있고 그 뒷배가 한국(이라봤자 국내에서 항공기 엔진과 관련된 회사는 딱 한 곳 뿐이라...)이라는 썰이 돌고 있는 것. 물론 아직 루머일 뿐이고 실제로 진행이 된다 해도 매입자금 문제등 넘어야 할 산도 있기 때문에 어떻게 될 지는 더 지켜봐야 할 것으로 보인다.[22] 아시아나는 트렌트 900을 사용.