위의 짤방은 아래에 다시 설명하겠습니다.






시작하기에 앞서,

제트 엔진이라는 것은, 유체 (뭐 보통은 공기죠)를 일정방향으로 고속으로
내뿜고, 그 반작용으로 앞으로 나가는 추진력을 얻는 것을 말합니다. 이것
의 원리적인 근간이 되는 것은 뉴튼 할아버지의 작용, 반작용의 원리고요.



아이작 뉴튼, 오늘의 한 마디 :
"ㅋㅋㅋ 꼬꼬마 공대생 색휘들, 나 때문에 피X좀 싸보라지"


(간혹 오해하시는 경우. 제트엔진은 주변의 공기를 밀어내는게 아니라 공
 기를 뒤로 내던지고 그 반작용으로 자신은 앞으로 나가는겁니다. 주변의
 공기를 밀어내서 추진력을 얻는 거면 우주공간에서 로켓은 날 수 없습니다.
...근데 정말로 이렇게 생각해서 우주공간에서 로켓은 날 수 없을 거라는
기사를 쓴 신문이 있었다는군요. 로켓 개발 초기에. 믿거나 말거나.)

뭐 쉽게 생각하면 가끔 뽀뽀뽀에서도 보여 주는것처럼, 풍선 불었다가 놔버리면
공기가 빠져나오면서 앞으로 날아가는거죠.

로켓과 제트가 다른점은, 로켓은 내부에 연료 뿐만 아니라 산소(액체 상태
혹은 고체상태)가 들어있어서 외부에서 산소를 따로 공급 받을 필요가 없는
반면 제트엔진은 외부에서 산소를 공급받아야 한다는 점이 다르달까요.

(근데 요즘 장거리 공대공 미사일을 위해 연료는 로켓 비스무리 하게 고체
로 된 것을 쓰면서 산소를 외부에서 흡입하는 램로켓 같은 것도 나와버리는
통에...이런 정의도 조심스러워 집니다요)

여하간에 로켓이건 제트건, 유체를 분사하면 그 반작용에 의해 어떤 "힘"
이 생긴 다는 것은 고대 그리스 시대때 부터 대충 알고 있었습니다.

Aeoliplie라는 것을 서기 10~70년까지 산 Hero of Alexandria라는 양반이
만들었는데, 증기를 만들어서 한 축으로 회전하게 만든 구 안으로 공급
하면, 구의 바깥쪽으로 뻗은 노즐로 증기가 분사, 축을 따라 회전하게 되죠.

Aeroliplie. 증기기관을 발명한 와트의 위인전에도 이런 비슷한걸
갖고 놀던 와트의 어린 모습에 대한 삽화가 있었던거 같군요.


여튼 이런식으로, 뉴튼 할아버지가 작용 반작용이란걸로 구체화 하기 이전에
이미 경험적으로 기체를 분사하면 힘을 얻을 수 있다는 것을 알고 있었던거죠.

그 이후 좀 더 로켓이나 제트엔진에 가까운 "비행체"는 중국에서 만들었던
로켓 병기 주화 같은게 있고요. 뭐 우리에겐 신기전이 더 친숙하겠습니다만. ㅎㅎ

(여담이지만 얼마전에 미사일 유도에 관한 책을 볼일이 있었는데 서두부분에
 미사일의 역사를 설명하는 부분에서 저 신기전에 대해 자세히 나오더군요.
 외국사람이 쓴 책 치고 신기전을 자세히 쓴게 신기해서 살펴보니 주석에
 한국의 한 교수분이 관련 자료를 협조해줬다는 말이 적혀있었습니다.
 전혀 생각도 못한 곳에서 신기전 내용을 보니 신기하더군요. -ㅁ-)

그 뒤로 우여곡절 끝에 라이트 형제가 최초의 동력 비행에 성공합니다.
동력기관은 개솔린으로 돌아가는 왕복엔진이었으며, 자전거 체인으로 뒤로향한
프로펠러를 돌렸죠.

(아이러니하게도 라이트형제의 항공기는 형상만 보면, 그 뒤로 몇 십년동안의
 기준으로 매우 혁신적인 형상 입니다. 카나드-주익 형태에다가 프로펠러도
 뒤로 향한, 미는 방식이죠.)

그러데 프로펠러라는게 이래저래 문제가 많다는걸 알게 됩니다. 일단 뭐가
빙빙 돌아가니 진동 문제가 생깁니다. 또 지상에서 사람을 치거나 하는 위험
한 상황이 생기기도 하죠. 게다가 지상과 간격을 유지하는 것도 일입니다.

그래서 생각하게 되죠.

"프로펠러로 공기를 뒤로 밀어내어 반작용을 얻어 낼게 아니라, 공기 그 자
체를 폭발시켜 뒤로 내뿜어 반작용을 얻어내자."

문제는 이게 또 일입니다. 아시다시피 내연기관은 공기와 연료를 그냥 섞은채로
폭발시키면 효율이 별로이기에 공기를 압축시키는 과정이 필요하죠. 그럼 연료
와 섞어서 불을 붙이기 전에 공기는 뭐로 압축시킬 것인가?

여기서 사람들은 간단한 방법을 생각합니다. 제트엔진 앞에 왕복엔진을 달고,
그 왕복엔진을 돌려서 공기를 압축기로 압축시키는 겁니다. 이러한 방식의 엔진
을 Thermojet이라 부릅니다.

즉 전방의 압축기로 공기를 압축, 연소실로 보낸뒤 여기서 연료를 분사시키고
불을 댕겨서 고온,고압의 공기를 만들어냅니다. 그리고 뒤의 분사구로 공기를
내뿜어서 추진력을 얻는거죠.





이것이 Thermojet의 기본 개념.

왕복엔진으로 압축기를 돌린 다음, 공기를 버너로 보내어 연료와 혼합하여 폭발시키는
방식. 이 그림에는 축류식 압축기 형태로 압축기를 그려 놨는데 실제로도 이걸 사용한
항공기들이 축류식 압축기를 사용했었는지 원심식이었는질 모르겠군요.



이걸 생각만이 아니라 실행에 옮긴 대표적인 사람 중 하나가 Henri Coanda입니다.



Henry Coanda (원래 a가 이게 아닌데..표기를 못해서리;)
오늘의 한 마디
"풉"

루마니아 태생의 코안다는 아버지가 장군이었던 관계로 본인도 포병 장교로 활동
합니다. 처음엔 포병장교로 임관했으나 본인은 항공쪽에 관심이 더 많았던 관계로
항공쪽 학위를 받고 그쪽 계통에서 일을 하게 됩니다.

시속 90km/h로 달리는 기차위에 모형을 얹어서 실험을 하는가 하면 (당시 항공기
들어 어차피 이정도 속도 안팎이었던지라) 풍동을 만들어서 항공기의 공기역학
적인 특성을 실험하는 등, 주로 이론 보단 실험을 중시하는 경향을 보이죠.

Coanda는 1910년, 자신의 이름을 딴 Coanda-1910이란 항공기를 만듭니다. 이 항공
기는 복엽기로 동체가 가는편인데, 무엇보다도 특이한 점은 프로펠러가 없다는 것
이었습니다. 바로 위에 설명한 Thermojet 항공기였죠.

4기통 왕복엔진으로 압축기를 돌리고, 두 개의 연소실로 공기를 보내어 여기서
연료를 섞은 다음, 뒤로 고온,고압의 공기를 내뿜어 전진하는 방식이었습니다.

Coanda-1910
 
.........뭔가 무지 없어 보이는 디자인...


코안다가 이 항공기를 가지고 지상에서 추력을 시험했는데, 엔진의 힘이 예상보다
강력해서 항공기가 구속구를 벗어나 날아올라 버렸습니다. 다행히 코안다는 항공
기에 타고 있진 않은 상태였고 주변으로 내동댕이 쳐졌으나 크게 다치진 않았죠.

Coanda-1910은 제트엔진에서 나온 화염이 동체의 방수천에 옮겨 붙어서 불이났고
지상에 내동댕이 쳐진 다음 불타버렸습니다.

(그런데 Coanda는 자신의 항공기의 제트엔진에서 나온 불꽃이, 동체쪽으로 빨려
들어가는 듯한 현상을 보게 됩니다. 그와 엔지니어들은 이현상에 대해 연구했고,
그 결과 유치는 물체 주변을 따라 흐른다는, 유체역학 교과서에 빠지지 않고
등장하는 Coanda 효과를 발견하게 됩니다. 뭐 나름대로 인간 지사 새옹지마랄까군요.)

사실 Coanda-1910은 불꼬리를 끌며  시속 88마일로 날아버린건 아닐까?!



"그는 미래로 갔습니다."






.........................................

Themojet은 이후에 이탈리아의 Secondo Campini라는 공학자에 의해 부활합니다.
750마력 짜리 왕복엔진을 돌려서 압축하는 것으로 방식 자체는 위에 언급한 것들과
동일합니다. Thermojet이란 이름도 Campini가 처음 사용했다는군요. (Coanda는 자신
의 동력기관을 뭐라 불렀는지 모르겠군요.)

그는 자신의 이름을 따 Caproni Campini N.1 이란 항공기를 개발합니다.
기체 내부에 엔진이 들어차있는 형태의 2인승 실험기였죠. 1940년 8월 27일 첫비행에
성공 한 것 까진 좋았는데...

이게 Caproni Campini N.1. 프로펠러 따윈 장식에 불과한 것이었습니다.



연료 효율은 효율 대로 안좋은 주제에 비행속도는 겨우 375km/h! 엔진 추력 1550lbf
짜리라곤 해도 너무 느린 속력이었기에 별다른 주목을 끌지 못하고 잊혀져 버립니다.

그나마 최대속도 700km/h를 냈던 하인켈사의 He178이 이미 한해 전인 1939년8월 27일
(어쩌다보니 정확히 1년전이군요) 비행에 성공했던지라 사실 항공기 역사에 있어서
"Thermojet이란 이름을 붙인 기관을 가지고 날린 비행기" 라는 것 외에 별다른 의의
는 없었죠....

정면 모습



후면 모습. 현재는 보다시피 박물관에서 백수생활 중

사견 : (1년 전에 날았던, 세계최초의 제트기 He178은 엔진출력은 992lbf로 저것 보다 더 낮았음에
도 700km/h를 냈습니다. 두 기체의 무게는 비슷했는데 Caproni Campini N.1은 이상할 정도로 기
체크기-특히 날개면적이 크더군요. 2인승인것 외에 다른 이유도 있을 법 한데..뭐 결국 이런 크기
차이로 인해 항력이 크게 발생한게 실패의 원인이아닐까 싶습니다..동체 크기가 커진 이유는
아무래도 엔진 자체가 워낙 커서이고 날개면적은 아마 이착륙을 위한 고양력장치-프랩 등-을
고성능의 것으로 사용하지 않아서가 아닐까 싶습니다)

Thermojet은 이렇게 막장인생이 되어버렸습니다.



"이뭐병"



"이뭐병X2"



"밥은 먹고 다니냐?"


그래도 이 Thermojet에 대하여, 다른나라에도 관련하여 관심을 가진 사람들이 조금씩 있었습니다.

미국의 NACA (NASA이 전신. 아직 우주(Space)를 바라보기 전 시절이라 S가 없죠..)에서는
Eastman Jacobs란 사람이 이와 관련하여 프로젝트를 진행했으나 별로 성공적이진 못했다는
군요. 이때 쯤이면 이미 터보젯 엔진이 등장할 만한 시기..

일본에선 카미가제용 비행기인 오우카11에 로켓대신 츠(Tsu)-11 라는 이름의 Thermojet 엔진을
달 생각도 했다고 합니다. 이걸 단 버젼을 오우카 22라 부를라고 했다는군요. 1944년 경에
요코스카 P1Y 폭격기 하부에 매달아서 실험을 했었고, 나중에 J8M 로켓요격기(Me163 카피)의
훈련기용으로 개발한, MXY-9 秋火에 장착할 예정이었다고 합니다. 뭐 워낙 늦게 개발된 터라
실제로 생산되진 못했다는군요. 전후 미군이 오우카 22를 접수 했고, 이것의 복원 과정에서
여기 달려 있던 츠-11 엔진을 떼어내서 분석했다는군요.

오카22. 오카11에는 없는, 동체 뒤쪽 측면에 달린게 엔진용 흡입구인듯 합니다.


분석결과는 제트기관으로서 역할을 해야 할, 후방 연소실에서 발생하는 추력이 생각 보다 크지 않
았던 관계로, Thermojet 보다는되려 덕티드 팬(Ducted Fan) 엔진에 가까웠다고 합니다 -ㅁ-;

(간혹 Tsu-11을 터보젯으로 써놓은 곳도 있는데...엄밀히 말하자면 압축기를 돌리기 위해 터빈을
 사용하지 않은 관계로 터보 젯으로 분류할 수는 없습니다.)

소련의 미그 설계국은 1944년경, 독일의 Me262에 대항할 항공기를 만들라는 지시를 받았고,
그 결과 I-250(N) 이란 전투기를 만듭니다. 이 항공기는 프로펠러와 Thermojet을 조합한 복합식
엔진을 사용했습니다.

I-250(N), 앞에서 보면 일반 왕복엔진 프롭기 같지만 뒤에 작은 제트분사 노즐이 달려
있습니다.

왕복엔진으로 Yak-9U에도 사용한 VK-107A를 여기용으로 바꾼 VK-107R을 사용했는데, 이 엔진
은 약1600마력 정도를 낼 수 있었습니다. 엔진은 전방의 프로펠러를 돌리는 한편, 프로펠러에
샤프트를 통해 동력 일부를 항공기 기내의 압축기를 돌리데 사용했습니다. 압축기에서 압축된 공
는 7개의 연소실을 거쳐서 연료와 혼합하여 폭발, 후방의 가변형 노즐로 고온/고압의 공기를 분사
하였습니다.

비행시험에서 Thermojet을 작동시키면 최대 10분간 825km/h라는 만만치 않은 속도를 낼 수 있었
고, Thermojet을 꺼도 대략 677km/h정도는 낼 수 있었습니다.



I-250 (N) 내부구조.
미그 설계국은 어째 미그-3 때부터 이리도 짜리몽땅한 비행기 만들길 좋아하는지...

그러나 워낙에 전쟁 끝물에 나온 항공기. 첫 비행은 1945년 3월에야 시작했고 이미 독일은 항복한
뒤인 6월 5일에 그나마 꼬리부분 손상으로 기체는 물론 테스트 파일럿까지 잃는 사고를 겪습니다.
그러는 사이 이미 MIG-8과 YaK-15 같은 완벽한 터보젯 항공기가 나옴에 따라 1947년에 개발 계
획은 취소되어버립니다. 다만 이미 50대 가량을 생산해 놓은 터라 발틱 함대로 보내졌습니다. (자
료에 따라선 더 적은 숫자인 10~20대 가량이라는 것도 있다 합니다.)











"아놔, ㅋㅋㅋ 근데 쏘세지꺼 제트엔진 보고 만들라니 축류식이라 조낸 어렵네요.
영국님덜하 제트 엔진 쩜 ㅋㅋㅋㅋㅋ"




"ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ (아 놔 구걸 즐~! 때릴 수도 없고 갈등 때리네)"