영국의 산업 엔지니어링 회사인 롤스로이스는 항공기 이륙에 필요한 사양에 맞춰 수소를 성공적으로 연소할 수 있는 새로운 연료 노즐과 기타 부품을 개발했습니다. 테스트 대상은 Gulfstream에 동력을 공급하는 Pearl 700 터보팬 엔진의 연소기였습니다. 이 엔진은 18,000파운드 이상의 추력을 생산할 수 있는 표준 모델을 갖춘 Gulfstream의 G700 제트기에 동력을 공급합니다.
롤스로이스는 독일에서 Pearl 700 엔진의 버너에 대한 수소 연소 테스트를 진행했으며, 버너가 작동하고 테스트에서 발생하는 배기가스도 예상대로 매우 성공적이었다고 회사측은 전했다.
로켓 엔진과 마찬가지로 항공기에 동력을 공급하는 엔진은 다양한 추력 및 비행 프로필을 제공합니다. 엔진 출력은 일반적으로 이륙 중에 최대가 됩니다. 왜냐하면 엔진 출력은 항공기 날개 아래에 비행이 가능하도록 충분한 공기 흐름이 있도록 충분한 출력을 생성해야 하기 때문입니다. 이륙 후 엔진 추력은 연료 소비량과 항공기 속도에 따라 조정됩니다. 그런 다음 착륙 시 엔진의 출력을 다시 높여 정확한 하강 속도를 유지하고 항공기가 활주로와 일직선을 유지하도록 하며 필요한 경우 조종할 수 있도록 조종사에게 충분한 여유를 제공합니다.
당연히 이는 이륙 및 착륙 중에 엔진의 내부 구성 요소가 상당한 스트레스를 받는다는 것을 의미합니다. 이러한 구성 요소 중 하나는 수천 파운드의 추력을 생성하는 항공기 엔진의 핵심인 연소기입니다. 이름에서 알 수 있듯이 항공기의 연료는 연소기에서 연소되며 생성된 에너지는 추력과 양력을 유지하는 데 충분한 공기 흐름을 보장하기 위해 엔진의 터빈을 구동하는 역할을 합니다.
버너 내부의 핵심 구성 요소는 노즐입니다. 로켓 엔진에서도 볼 수 있는 노즐은 연소기로 연료를 전달하는 역할을 하며 연소기 내의 극심한 힘을 견딜 수 있도록 설계되어야 합니다. 따라서 노즐은 엔진에 동력을 공급하는 연료를 염두에 두고 설계되었습니다. 수소 테스트를 위해 롤스로이스는 수소용으로 특별히 새로운 노즐을 설계했습니다.
NASA가 올해 초 Artemis 1 비행에서 발견한 것처럼 수소는 처리하기 가장 어려운 연료 중 하나입니다. 그러나 수소를 태워도 온실가스를 대기로 배출하지 않으며, 연료는 엔진에 더 큰 출력 이점을 제공합니다. 롤스로이스에 따르면 수소는 등유보다 더 높은 온도에서 연소되기 때문에 테스트에 사용되는 첨단 수소 연료 노즐은 등유 노즐보다 더 높은 연소 온도를 견뎌야 합니다. 또한 수소를 공기와 혼합하여 버너 내부의 화염을 제어함으로써 전자가 연소되는 방식을 제어할 수 있습니다.
수소 노즐은 이륙 조건을 시뮬레이션하는 전체 압력 테스트에 앞서 영국 러프버러 대학교와 쾰른의 독일 항공우주센터에서도 테스트되었습니다. 이번 테스트는 항공우주센터에서도 진행됐으며, 롤스로이스는 수소의 가연성과 제트기 비행 적합성에 대한 데이터를 수집할 수 있도록 허용했다고 밝혔다.