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항공기/항공지식(전문)

TAT(Total Air Temperature)

by SPECIAL 호기심심풀이 2020. 7. 8.
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TAT(Total Air Temperature)


비행 중인 항공기 외부 대기온도는 많은 성능감시와 제어변수가 의존하는 중요한 파라미터(parameter)가 된다. 비행하는 동안 정압공기 온도는 계속적으로 변화하여 당시의 외기 온도를 실시간으로 정확히 측정하는 문제는 그리 쉽지 않다. 0.2 마하 속도 이하에서는 간단한 저항식온도게이지 또는 바이메탈온도게이지가 비교적 정확한 공기온도 정보를 공급할 수 있다.


그러나 더 빠른 속도에서는 공기와의 마찰, 공기의 압축성, 그리고 경계층 반응 때문에 정확한 온도 측정이 어렵다. TAT는 정압공기 온도 외에 공기 속을 통과하는 항공기의 운동에 의해 생성된 온도 상승 값을 더하는 것이다. 이때 공기의 온도 상승은 램 공기의 상승으로 알려져 있다. TAT sensing probe는 이 상승값을 정확하게 측정하도록 설계되어 있고 그 측정값을 조종석 계기를 위한 신호뿐만 아니라 여러 엔진과 항공기 계통에서 이용하기 위해서 전달하도록 특별히 제작되었다.


TAT 측정장치는 센서와 기내장된 저항평형외로와 계기로 구성되어 있다. 센서를 통해 흐르는 공기는 온도를 정밀하게 측정하도록 공기가 백금합금 저항소자에 세게 부딪치도록 설계되어 있다. 센서는 저항 온도 변화를 측정하기 위해 소자의 변화의 관점에서 설계되어 있다. 이 측정값을 브리지 회로에 연결했을 때 계기 바늘은 가변 저항에 의한 불균형에 상응하여 지시한다.


다음 그림과 같이, TAT sensing probe는 극한 비행 상태에서 결빙 및 착빙형성을 방지하기 위해 센서를 가열해서 방빙을 하면서도 외기 온도를 감지해야 되기 때문에 설계가 복잡하고 고도의 제작 기술이 필요하다. 가열되지 않은 상태에서는 온도감지 기능은 불가하고 내부가 얼지 않도록 가열하는 온도속에서 외기 온도를 측정하는 문제가 그리 쉽지 않은 상황이다.


방빙을 위해 센서를 가열하는 열이 대기 온도를 측정하는 센서의 저항값에 어떤 영향을 주어서도 안되기 때문이다.


TAT sensor는 엔진의 뜨거운 블리드 공기를 센서 도관으로 흐르게 하면 이 영향으로 외기 공기의 흐름에 변화가 생긴다. 측정하고자 하는 외기 공기의 흐름이 가열된 센서의 온도에 영향을 받지 않고도 바로 온도를 감지하는 백금센서에 접촉된다. 이러한 제작 설계로 센서는 센서대로 방빙을 위해 가열하면서 엔진 블리드 공기를 끌어들이면 베르누이 정리에 의해 센서 내부에 진공이 생기게 되고 이 때 발생한 압력 차이에 의해 외기 공기가 센서 도관 안으로 들어와 백금센서에 직접 접촉이 이루어져 순수한 외기온도 측정이 가능하게 된다.


즉, 방빙을 위해 뜨겁게 달구어진 TAT sensor가 외기의 차가운 공기의 온도를 정확하게 측정하는 기술은 놀라운 설계방식이다.



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