애프터버너 (afterburner)
쉽게 풀면
애프터버너는 엔진의 주된 연소 과정이 끝난 뒤에도 배기가스 속에 남아 있는 산소를 이용해 한 번 더 연료를 태우는 장치입니다. 마치 엔진에 추가 부스터를 다는 것과 같아서 순간적으로 훨씬 큰 추력을 얻을 수 있지만, 연료를 매우 많이 소모하기 때문에 전투기가 이륙하거나 초음속으로 빠르게 가속할 때처럼 짧은 시간 동안만 제한적으로 사용됩니다.
왜 중요한가
애프터버너는 터빈을 지난 배기가스에 다시 연료를 뿌려 연소시켜 짧은 시간에 추력을 크게 늘리므로, 전투기의 초음속 가속·이륙·전투 기동에서 필수적인 장치입니다. 추진 연구에서는 애프터버너 사용 시 추력 증가율과 연료소비율 급증을 함께 제시해 운용 시간 제한의 근거로 삼습니다. 애프터버너 연소는 터빈을 지나 빠르게 흐르는 배기가스 속에서 이루어지므로 화염이 날려가지 않도록 플레임홀더 구조가 필요하며, 이 구조는 애프터버너를 켜지 않은 상태에서도 압력 손실을 유발합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
추가 연소 장치를 켜자 추력은 크게 늘었지만, 그만큼 연료도 훨씬 많이 소모되었다는 성능 시험 결과입니다.
필요한 순간에만 짧게 추가 연소 장치를 쓰면 전체 비행에서 드는 연료를 줄일 수 있다는 결과입니다.
조금 더 깊게 보면
애프터버너는 터빈 뒤의 배기에 아직 산소가 남아 있다는 점을 이용하지만 압축 없이 연소하므로 열효율이 매우 낮아 연료 소모가 급격히 늘어나며, 이 때문에 지속 사용이 아니라 순간 추력 장치로 취급됩니다. 애프터버너 없이 초음속 순항이 가능한 슈퍼크루즈 능력이 별도의 성능 지표로 강조되는 것도 이 연료 페널티 때문이며, 작동 시 노즐 면적을 넓혀야 압축기 서지를 막을 수 있어 가변 노즐과 짝을 이룹니다. 애프터버너를 켜지 않고도 초음속을 유지하는 슈퍼크루즈 능력은 건식 추력만으로 항력을 이겨야 하므로, 낮은 항력 형상과 높은 건식 추력중량비를 동시에 요구해 일반 전투기보다 설계 난이도가 높습니다.
주의할 점
애프터버너는 주로 군용 전투기에 사용되며, 연료 효율이 매우 낮아 상용 여객기에는 거의 사용되지 않는다는 점에서 일반적인 엔진 부품으로 오해해서는 안 됩니다.