항공기를 구성하는 요소들 중 비행을 가능하게 만드는 것에는 여러 가지 장치들이 있지만, 그 중에서도 양력을 제공해주는 날개와 추력을 제공해주는 동력장치(엔진)을 직접적인 부분으로 뽑을 수 있다.

동력장치의 구분

동력장치를 구분할 때 기본적으로 왕복 엔진과 제트 엔진으로 나누는 방법이 있다.

왕복 엔진의 경우 연료 에너지를 일련의 왕복운동을 통해 기계적 에너지로 전환시켜 추력을 발생시키는 장치이다. 그 과정은 자동차의 엔진에서 작용하는 과정과 같은데, 실린더 내에서 흡입-압축-팽창-배기 과정이다.

다른 말로는 피스톤 엔진이라고도 불린다. 이러한 종류의 엔진은 주로 소형 프로펠러를 사용하는 경항공기에 쓰인다.

제트 엔진의 경우 연료 에너지를 연소시켜서 팽창하는 가스로 회전운동 형태의 에너지로 전환시켜 추력을 발생 시키는 장치이다. 엔진의 주요 구성요소로는 회전축, 압축기, 연소기와 터빈이 있다. 

구성요소 차이에 따라 램제트 엔진, 스크램제트 엔진, 터보프롭 엔진, 터보제트 엔진, 터보팬 엔진 등으로 나뉠 수 있는데, 이러한 엔진들을 혼용한 하이브리드 엔진으로도 구분되기도 한다.

터보제트 엔진의 구성은 엔진 흡입구와 가스 발생기로 이루어져 있다. 터보제트 엔진과 함께 터보프롭 엔진은 엔진의 전방이나 후방에 프로펠러를 장착하여 구동한다. 터보샤프트 엔진의 경우 터보프롭 엔진과 작동하는 방식이 굉장히 비슷한데, 엔진이 프로펠러를 작동시키지 않는다면 대부분이 터보샤프트 엔진에 속한다고 보면 된다.

앞서 설명한 엔진들이 엔진의 전방이나 후방에 팬을 달았던 것과는 다르게 터보팬 엔진의 경우에는 엔진의 내부에 팬을 설치한 것이 특징이다. 내부에 설치된 팬은 고속에서의 엔진 효율을 향상시켜준다.

램제트 엔진과 스크램제트 엔진은 굉장히 빠른 속도에서 사용하는 엔진들인데, 각각 아음속과 극초음속 비행에 사용된다.

다른 제트 엔진과 달리, 램제트 엔진의 경우 굉장히 빠른 비행 속도가 자체적으로 압축 공기를 제공해주기 때문에 구성에서 압축기가 빠지게 된다. 따라서, 무게가 가볍고 진동 또한 적은 장점이 존재하지만 항공기가 멈추어 있거나 느린 속도로 비행하는 상태에서는 시동을 위한 별도의 방법이 있어야 한 다는 점이 있다.

스크램제트 엔진의 경우도 램제트 엔진과 비슷하다. 하이브리드 엔진의 경우 램제트가 가지는 고속에서의 장점과 저속에서의 단점을 보완한 것인데, 대표적으로 램제트 엔진과 로켓을 결합하는 등의 형태가 있다.

얼핏 보면 동력장치로써 엔진은 추력만을 제공하는 장치처럼 보일 수도 있지만, 항공기의 각종 장비들에 동력원을 제공하기도 한다. 실제로 대부분의 항공기는 엔진이 작동할 때 같이 작동하게 되는 발전기를 장착하고 있으며 축전기 또한 탑재되어 전기동력을 각 장비에 제공한다.

동력장치의 선택

항공기를 설계함에 있어 설계자에게 동력장치의 선택은 매우 중요한 부분이라고 할 수 있다.

동력장치를 결정하는데 가장 중요하게 고려되어야 할 사항으로는 두 가지가 있는데, 그것은 바로 동력-중량비와 연료소비율이다. 그러나 최신의 엔진들은 동일 기본 동력 등급 하에 거의 비슷한 동력-중량비와 연료소비율을 가지고 있기 때문에 실질적인 선택은 세부적인 요소에 의해서 결정된다.

세부 요소를 몇 개만 살펴보자면, 엔진의 연료 분사나 기어 방식 구동 혹은 터보차저 가용도 혹은 프로펠러의 가변 피치라든지 액세서리 구동장치 등이 있다.

이러한 요소들은 동력이나 연비를 향상 혹은 고도성능의 증가 등의 이점을 가져다 줄 수 있다. 그러나 엔진의 중량 및 비용 증가가 따를 수 있고, 동력장치의 성능 향상이 항공기의 기체에 따라서는 오히려 부담이 될 수도 있기 때문에 해당 사항에 대해 충분히 검토한 후 결정해야 된다.