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로택스 915Is 엔진 비행 테스트 결과 (번역)
경량항공에서 가장 많이 사용되는 항공기 엔진은 오스트리아에서 생산되는 Rotax 엔진입니다.
로택스 엔진은 582(65마력), 912UL (80마력), 912ULS (100마력), 912is (100마력 인젝션), 914 터보(114마력) 등이 있습니다.
로택스엔진의 상세한 내용은 제가 게재한 자유게시판 글번호 1673 번을 참조하시기 바랍니다.
(http://cafe.daum.net/gongjuair/1uyJ/1673)dmf
이번에 소개할 915Is 는 최대출력 141마력, 최대연속출력 131마력의 고출력 엔진으로서 기본적으로 912ULS (100마력) 엔진에 터보챠져와 인터쿨러를 장착한 새로운 모델입니다.
아래의 글은 남아프리카의 Guy Leitch란 사람이 지난 18년 5월에 로택스에서 준비한 915엔진의 시승 및 비교시험비행을 다녀와서 이에 대한 자신의 평가를 기록한 것인데 참고가 될듯하여 번역하여 보았습니다.
글의 내용이 좀 길지만 관심있으신 분들이 있으실듯 하여 번역하여 올려봅니다.
저 개인적으로는 추후 구매하고 싶은 비행기는 체코의 BRM이란 회사에서 제작 판매하는 Bristell 기종인데 이 시승기가 Bristell로 테스트하였기에 더욱 관심이 가는 글이었습니다.
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작성일 : 2018년 5월 23일
작성자 : Guy Leitch (남아프리카인)
번역 : 공주경비행장 지바고
원문출처 :
https://www.saflyer.com/single-post/2018/05/23/Flying-Rotax%E2%80%99s---915iS
Rotax 엔진회사가 있는 오스트리아에 초청되어 새로운 915iS 엔진으로 다양한 비행기를 시승하였습니다. 915엔진은 출력을 증가시켜 경량항공기로 스릴을 느낄 수 있는 강력한 힘을 제공하는 엔진입니다
915is엔진은 30년 전에 80 마력의 912UL 엔진을 출시 한 이래로 Rotax사의 최대 발전한 것입니다.
직렬 4기통 “900시리즈” 엔진은 로택스사 엔진 사업의 주류가 되었으며 현재 항공기엔진 판매의 96%를 차지하고 있으며 산발적으로 생산되는 2행정 65마력인 582 엔진라인을 이관하고 있는 중입니다.
915는 기본적으로 912ULS 엔진을 기본으로 하여 100 마력에서 최대출력 141 마력 및 연속 최대출력135 마력으로 출력을 증가시켰습니다. Rotax는 파워가 크게 증가했기 때문에 고가의 프로펠러 기어박스 교체를 비롯한 다양한 Gear(톱니)로 인한 문제들을 겪은 912is를 도입한 직후에 이 엔진이 올바르게 작동하는지 확인하는 데 많은 시간과 자원을 투입했습니다. 그래서 로택스사는 141 마력의 출력으로 고장이 없는 서비스를 하도록 하였습니다. 로택스는 2015년 7월에 처음으로 915is를 발표했으며 유럽과 미국의 항공매체 기자들과 아프리카의 저널리스트들에게 발표하기 까지는 거의 3년이 걸렸습니다. 우리는 915엔진으로 시험할 수 있는 서로 다른 타입의 3종류의 기체를 시승해보기를 희망하였으나 멋진 외관을 가진 프랑스의 4 인승 “APM41 Simba”는 서류 작업에 문제가 있었습니다. 그래서 915is를 장착한 독일의 “Aquila”와 체코의 “Bristell”, 다이아몬드사의 “DA20” Katana를 912Is와 비교하며 비행하는 것에 만족했습니다. 915Is 엔진의 특별한 점. 피스톤 엔진에서 작고 가벼운 엔진으로 최대 출력을 얻으려는 꿈은 Cubic Inch (입방 인치) 당 1 마력을 얻는 것입니다. 915is는 1,352 cc 또는 82 입방 인치이지만 입방 인치당 2마력에서 약간 부족한 141 마력을 생산합니다. 그래서 성능 좋은 작은 엔진이지만 다른 로택스의 4 행정 엔진과 같이 유명해야 하고 오버홀 (TBO) 이 2,000 시간이 되어야 합니다. Rotax는 2015년도에 915를 발표했을 때 23,000 피트의 상승한도와 적어도 15,000 피트까지 완전한 파워를 제공할 동급 엔진 중에서 가장 우수한 동력비를 가질 것이라고 이야기하였습니다. 이전 모델의 큰 변화는 실질적으로 강화되고 재 설계된 코어, 이중 전자 연료 분사 장치, 인터쿨러 및 훨씬 더 크고 개량 된 프로펠러 속도 감속 장치입니다. 작은 배기량으로 높은 출력을 얻으려면 순항시 빠르게(5000RPM) 회전시킬 필요가 있습니다. 이는 기어의 사용을 의미하지만 로택스는 큰 변화를 주었습니다. 915의 기어 박스는 크랭크 샤프트 보호 클러치를 유지하였지만 프로펠러, 피스톤 및 샤프트 진동을 감쇠시키기 위하여 메인 드라이브 샤프트 내부에 Torsion shaft (비틀림 샤프트)가 있습니다. 이렇게 하면 기어 박스가 눈에 띄게 길어지게 되어 카울링을 좀더 유선형으로 할 수 있습니다. 그러나 엔진에는 커다란 인터쿨러 및 오일쿨러가 필요합니다. 처음 개발시에는 특히 주목할만한 것은 “Aquila” 기종이었으며 이 기종은 노면 전차와 같이 커다란 'Power Bulge” 에어 스쿠프 (Air scoop)를 추가해야 했습니다. 915는 912의 기존 엔진을 사용하기는 하지만 공짜는 없듯이 41 마력의 힘을 더 발생하기 위하여 추가적으로 중량이 늘어 났습니다. 따라서 비교를 위해 912is Dry Weight (오일이 들어가지 않은 순수 엔진중량)는 140 파운드(63.5kg)이고 915is는 185 파운드(83.9Kg) 입니다. 그럼에도 45 파운드(20.4Kg)의 추가로 41 마력이 더 증가됩니다. 흥미롭게도 최고의 “중량 대 출력”의 비율은 터보챠저가 장착되어진 914로서 2개의 캬브레이터로 파운드당 0.82 마력을 생산합니다. (중량 0.45Kg 당 0.82마력). 기본 100마력 912ULS의 "중량 대 출력비"는 파운드 당 0.80마력으로서 915is의 0.72마력/파운드와 비교됩니다. 가장 좋지 않은 것은 파운드 당 0.58마력인 복잡한 구조의 912is입니다. 그러나 125 hp의 Continental IO-240 엔진은 파운드당 0.49 마력의 “출력비”를 가지고 있으며 Lycoming 사의 115 마력용 O-235는 파운드 당 0.46 마력으로서 적당하지 않습니다. 로택스 엔진의 라디에이터 및 배관의 무게와 항력이 추가 될 때의 데이터는 조금 더 나빠지기는 하지만 모든 로택스 엔진을 적용하는 경량항공기 제조업체들은 엔진이 여전히 여유로운 중량 마진으로 가장 가벼운 것이라 말합니다. 915is의 많은 향상 되어진 기능들은 내부에 있습니다. 912엔진의 변경으로 915is는 크랭크 저널이 더 크고 주물(Cast)보다는 피스톤을 단조(Forged)하여 밑면에 오일 스프레이를 통해 추가 냉각효과를 얻습니다. 912is와 마찬가지로 전자식 연료분사 장치가 있지만 자동차 엔진에서와 같은 직접 분사는 없습니다. 로택스는 직접 분사는 실린더의 재 설계가 필요했기 때문에 기존 엔진을 점진적으로 업그레이드하기로 결정하였다고 하였습니다. 2개의 완전히 독립적인 자동차 타입의 “듀얼채널” 점화시스템이 있습니다. Aquila의 조종석에서 이 듀얼 채널은 커다란 스위치로 콘트롤이 이루어 지며 많은 조종사가 사용하는것 처럼 마그네토 셀렉터 키로 제어하지 않습니다. 엔진을 시운전하는 동안 켰다가 꺼서 양쪽이 모두 작동 중인지 확인합니다.
공장 견학시 로택스의 판매 책임자인 Marc Becker는 엔진 크랭크 케이스와 실린더가 종합적으로 업그레이드 되었다는 점을 이야기하였습니다. 실제로 공장의 첨단 용광로를 들여다 보면서 우리는 최신 도금처리를 받는 실린더가 더 강하게 만들어 졌음을 알 수 있었습니다.
또 다른 중요한 테스트는 연료 분사 시스템에 필요한 높은 압력을 제공하는 2 개의 전기 연료 펌프입니다
915is는 914보다 눈에 띄게 큰 대형 인터쿨러 터보 차저로 성능이 향상됩니다.
914 터보는 115 마력이 한계였으며 사실 912UL을 개조한 것이었으며 씰린더 직경이 더 작은 1,211cc 엔진이 정상적으로 흡입되었을 때 겨우80 마력을 냈습니다.
915는 더 큰 배기량인 912ULS를 기본으로 하며 912is와 유사한 엔진 제어 장치를 사용하지만 터보 용 인터쿨러와 Waste-gate (일정 RPM에서 자동으로 열리는 밸브)를 장착하였습니다.
연료 효율은 얼마나 되나?
소형의 고회전식 유럽 엔진은 전통적으로 '비효율적이고 크기만 큰” 미국 엔진 보다 효율적입니다.
그러나 Rotax의 912ULS는 전형적인 Lycoming 및 Continental 엔진과 유사한 0.44의 제동연료 소비율 (BSFC)을 가지고 있습니다.
가솔린 엔진의 최고 효율 중 하나인 0.37 BSFC로 개선 된 912is에 연료 분사가 추가되어 디젤엔진의 성능에 그리 멀지 않았습니다
로택스의 모든 항공용 900 시리즈의 엔진과 마찬가지로 915is는 Mo-gas를 연소시켜 아프리카의 Av-gas 비용 및 가용성 문제를 해결합니다.
공장에서는 가능한 가장 높은 옥탄가의 연료를 사용해야 하며 가능한 한 알코올을 사용하지 말아야 한다고 말합니다.
915is가 912is와 비슷한 연료 소모율 처럼 보이지만 비행 테스트에서 볼 수 있듯이 연료 소비량은 대단히 높습니다. 전자 엔진제어시스템에는 Eco라는 기능이 있습니다.
기술적인 측면에서 915is는 엔진 출력이 아닌 스로틀 위치를 감지하여 폐쇄입력(?) 으로 사용하지만 스로틀 포지션 97.6 % 에서 최대치가 됩니다.
Rich mode(스로틀이 최대로 올라간) 에서는 람다 0.88 이며 그 이하에서는 Lambda 1.05인 에코 모드가 실행됩니다. 참고로 Lambda 1은 공기 대 연료비가 14 : 1입니다.
1.05의 값은 희박하지만 이것이 반드시 최고 배출 가스 온도에 대해 논쟁의 여지가 없는 것은 아닙니다.
*번역자주 :
Lambda란 혼합 가스의 공연비에 대한 측정 단위로서, Lambda의 이상적인 공연비는 14.7 : 1라 합니다.
915is는 아직 프로토 타입이지만 엔진의 모든 중요 항목들과 퍼센트로 나타내는 스로틀 포지션 및 연료흐름을 나타내는 엔진제어유닛트(EMU)를 통하여 멋지게 제어 됩니다.
최종 버전에서는 인터넷 시대에 맞춰 무선네트워크가 범위 내에 있을 때 EMU가 자동으로 엔진 데이터를 로택스사로 전송하여 줍니다.
Rotax는 결국 모든 항공기 엔진 고객에 대해 지속적인 엔진 분석과 예측 오류 및 유지 관리 추적을 제공 할 것이라고 합니다.
915is 의 테스트 비행
시험 비행은 오스트리아의 웰스 (Wels)에 있는 로택스의 비행장에서 로택스사에 의해 준비 되었습니다.
플라잉 클럽 에이프런에는 아래와같이 세대의 비행기가 있었습니다.
Aquila 210 (독일) : 개량된 Samba처럼 보입니다.
Bristell(BRM사)) : 유명한 Sport-Cruiser의 최신 버전인 Bristell,
APM41(Simba) : 프랑스제의 매력적인 4인승으로서 Sling 4보다 훨씬 큽니다.
Aquila 기종의 시험비행 (제너럴급).
먼저 Aquila를 비행하였습니다.
이는 대부분의 경량 스포츠 항공기와 비교하여 눈에 띄게 더 무겁게 만들어 졌으며
공허중량(EW) 500kg, 최대이륙중량(MTOW) 이 750kg이기 때문에 아마도 이 엔진이 이상적일 것입니다.
제너럴급의 Aquila.
(사진은 동일 모델로서 테스트 비행한 사진은 아닙니다)
로택스 비행클럽의 교관인 Karl Hamader는 칵핏을 보여주었는데 특히 쉽게 식별이 가능한 2 개의 이그니션 스위치와 두개의 연료펌프 스위치를 보여 주었습니다.
시동은 표준적인 로택스와 같지만 개인적으로 볼 때 다른 로택스 엔진과 마찬가지로 시동시 약간의 시동진동이 있었습니다.
그러나 이는 Aquila의 에어프레임이 카아본 화이버 라서 인테리어에서 나타나는 드럼효과입니다.
영국의 SA 플라이어 테스트 비행 전문가인 데이브 언윈 (Dave Unwin)은 915는 "소프트하게"시동이 되며 912 시리즈보다는 약간 소프트하게 작동하는 것 같다고 합니다.
로택스사에 의하면 이는 엔진제어 소프트웨어에 의해 기인하며 912is에도 적용될 수 있다 합니다
Karl이 대부분 영어로 진행되어진 ATC를 맡았습니다.
Aquila의 비행특성에서 주목할 만한 사항은 없었습니다.
915is는 터보이기 때문에 스로틀을 점진적으로 증가시켰지만 Karl은 내게 스로틀을 최대한 앞으로 밀어 붙이라고 하였습니다. 전자제어시스템 덕분에 엔진은 그대로 반응했습니다.
여분의 힘은 바로 상승이 되게 하는 것을 느꼈습니다. Karl은 90 노트를 추천했고 ASI를 맟추어 가며 2,000 fpm 부근이 되도록 기수를 들어야 했으며 이는 거의 Full-Tank (?)였습니다. 최대 스로틀에서 연료소모량이 시간당 44리터가 되는 것을 보고 놀랐으며 AGL 500피트에서 스로틀을 뒤로 당겼습니다. 매니폴더 압력은 밀리바(mb)로 표시되어서 나로서는 inch/Hg단위로 빠르게 변환할 수가 없었습니다. 스로틀을 뒤로 살짝 당기니까 연료소비량은 아직도 많은 시간당 34리터로 떨어졌으며 상승률은 1700fpm으로 떨어졌습니다. 7,000 피트 구름 위에서 수평을 유지하고 엔진의 상태와 Aquila의 순항속도를 살펴봤습니다. 파워를 1206mb (35.6in/Hg), 5070 RPM으로 낮추어 TAS 138너트(255km/h)로 수평비행을 하였습니다. EMU는 94.3%를 지시하였으며 이는 출력의 퍼센티지가 아니라 스로틀의 퍼센티지 입니다. 연료소모량은 시간당 26.3 리터로 떨어졌습니다.
가속은 힘찼으며 Wels비행장의 해발고도 1,100ft 의 활주로에서 200m 정도에 이륙하였습니다.
주목할것은 P-Factor에 대응하기 위하여 우측 러더를 견제하여야 했으며 러더 트림이 있었으면 좋았을 것입니다.
파워를 뒤로 당겨서 1050mb (30in/Hg)로 줄이니까 연료소모량이 놀랍게도 시간당 15.4리터에 TAS는 128 너트(237km/h) 였습니다.
이는 리터 당 10 너티컬마일 (18.52Km) 에 근접하며 Saratoga 기종으로 165 너트로 비행시의 시간 당 17 갤런(64리터/hr) 보다 거의 1/4에 해당되며 자동차로 보면 13.5리터로 130 nm(240km)을 가는 것으로서 100km 당 5.6 리터가 소모되는 우수한 성능입니다.
연료 소모가 스로틀 위치에 비례하지는 않는다는 것입니다.
확실한 것은 스로틀을 94%로 전개시 매우 적은 시간당 15.4 리터를 소모하지만 98 %로 올리면 연료는 거의 두배인 시간당 34리터를 소모하고 최대 스로틀 에서는 눈물이 날 지경인 시간 당 44리터를 소모하는데 이는 고출력 설정을 위한 풍부한 기능 덕분입니다.
BRM사의 Bristell 기의 비행시험(경량항공기)
체코 항공기 제조사 BRM Aero는 Milan Bristela가 디자인 한 아름다운 Bristell을 제작합니다.
이전 버전에서는 Sport-Cruiser로 알려졌으며 Piper에게 인상 깊은 Piper LSA를 만들었습니다.
BRM사의 Bristell
(사진은 동일 모델로서 테스트 비행한 사진은 아닙니다)
BRM은 915is로 높은 성능의 Bristell을 만들수 있다는 잠재력을 깨닫고 915is로 프로토 타입을 처음으로 적용한 회사 중 하나입니다. 비행하기 위하여 Wels에서 받은 비행기는 깔끔하게 마무리가 되었으며 프로토타입의 외관은 Aquila와 같아 보였으며 Aquila 보다는 가벼웠으므로 성능을 시험해보고 싶었습니다. 엔진의 시동과 이륙은 Aquila와 같아서 신중하게 다룰 필요 없이 파워를 주었습니다. 활주로를 박차며 놀라움과 함께 하늘로 솟구쳤습니다. 원하는 속도에 바로 도달하여 스틱을 뒤로 당겨 90너트(167km/h)를 유지하였으며 볼(Ball)을 센터에 맟추기 위하여 우측 러더를 크게 견제해 주어야 했습니다. 7000피트로 상승하여 여러가지 순항성능을 시험해 보았는데 아쉽게도 Bristell기의 EMU 단위는 Aquila 와는 달랐습니다. RPM은 엔진RPM이 아닌 프로펠러 회전수를 나타지만 매니폴더 압력은 인치/Hg로 되어있어서 보다 친숙할 수 있었으며 비교하는데 있어 다행인 점은 스로틀 위치가 퍼센트로 지시된다는 것입니다. 단위의 환산 후 다음과 같다는 것을 알 수 있었습니다. 98% 최대순항(Maximum Cruise) : 149kts (276km/h), 시간당 34리터 소모. 경제순항 (Economy (Eco) Cruise) : 141 knots (261km/h), 시간당 23 리터 소모. 번역자 주 : 아래 사진은 원본의 글에는 없고 제가 다른곳에서 자료를 취합한것인데 Bristell기에 915Is 엔진을 장착하여 시험비행하는 중 촬영한 계기판입니다. 자세히 보면 12500피트에서 IAS 227Km, TAS 276Km, 그라운드 스피드는 46km/h의 배풍을 받아 320Km 인것을 알 수있습니다. (참고 : 유럽에서는 속도단위를 Km/h를 사용합니다) 멀리까지 비행을 하였는데 고정식 랜딩기어의 경량항공기(LSA)로서는 시간당 23리터의 연료소모는 취미로 비행을 즐기기에는 부담스럽지 않습니다. 912iS와 비교 (Diamond DA-20) Diamond DA-20 (사진은 동일 모델로서 테스트 비행한 사진은 아닙니다) DA-20의 에어프레임은 Aquila나 Bristell 에 비해 가볍고 날개가 길며 성능의 차이점은 여전히 뚜렷합니다. 915iS의 파워는 엄청난 가속과 짧은 이륙 활주거리에서 힘차게 하늘로 차 오르게 하지만 912is도 충분한 성능을 가지고 있습니다. 상승은 1000fpm 이고 비슷한 스로틀 전개로 Aquila 915 에 비하여 8 너트(15Km/h) 정도 늦습니다. 결론 : 추가 중량과 비용을 들여야 할 가치가 있을까? 더 높은 파워를 원하거나 크로스 컨트리를 원하는 사람들에게 915iS는 가격이 높을지라도 환영받는 업그레이드입니다. 로택스의 Marc Becker는 다음과 같이 요약하여 설명합니다. "915iS는 912i보다 설치시 약 40-50 파운드(18Kg – 23kg) 이 더 무겁고 가격은 914 및 912iS보다 3,000 유로 정도 높습니다. 이를 위해 충분한 힘을 가진 엔진이며 보다 더 높은 고도까지 그 힘을 사용할 수 있습니다. 915iS는 동급 최고의 중량 대 마력, 15,000 피트 이상에서의 이륙성능, 23,000 피트의 상승한도, 전자제어연료분사 장치로 인한 연료 효율성이 향상되어 운영비가 절감됩니다. " 또한 현재까지 전 세계 딜러에 200 대의 915iS 엔진이 납품되었다고 하며 이 중 120 대가 최종 고객에게 전해져서 약 20 대의 다른 기체에 적용되어 비행하고 있다고 합니다. 약 46개의 항공기제조업체가 915Is를 적용하기 위하여 노력하고 있으며 년말까지 400대 정도가 비행할 수 있으리라 예상한다고 합니다. 남아프리카에 있는 우리들로서는 게임 체인저가 대망의 Sling-4 TSi가 될 것이라고 생각합니다. 이는 914 대신 915iS가 있는 단순한 Sling-4가 아닙니다. 이는 새로운 빠른 날개, 항력을 줄이기 위해 꼬리 부분을 공기 역학적으로 조정하고 외관과 속도 측면, 리벳 등이 새로워집니다. 이번 테스트의 일환으로 Sling 4 TSi를 시험하기를 바랬지만 The Airplane Factory (Sling 제작업체)에 의해 아직도 작업 중이라서 할 수가 없었으며 큰 기대를 하고 있습니다. (끝)
Bristell의 놀라운 점은 높은 받음각으로 인한 위치 오차로 인하여 지시속도(IAS)가 더 적게 보이는 31 너트의 실속속도 (Stall Speed)라는 점입니다.
속도계의 표시가 31너트(57km/h)를 기준으로 볼 때 최대 순항속도인 149 너트(276km/h) 까지는 거의 5배의 범위라는 점이 인상적이며 대단히 안전하다는 점입니다.
로택스 912 엔진을 장착한 비행기를 많이 보지는 못하였지만 거의 Sling-2나 Sling-4와 비슷하며 912Is를 장착한 다이아몬드사의 DA-20 Katana로 비행을 하였습니다.