프랫 & 휘트니 JT3D

프랫 & 휘트니의 항공기용 제트엔진
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터보팬 엔진	JT3D \| JT8D \| JT9D \| PW1000G \| PW1120 \| PW2000 \| PW4000 \| PW6000
군용	TF30 \| F100 \| F119 \| F135
인터내셔널 에어로 엔진 제조	~~IAE 슈퍼팬~~ \| IAE V2500
엔진 얼라이언스 제조	GP7200

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1. 개요2. 제원

2.1. JT3D2.2. TF33

3. 관련 외부 링크4. 관련 문서

1. 개요

Pratt & Whitney JT3D/TF33

프랫&휘트니에서 개발한 ~~무늬만~~[1] 터보팬 제트엔진이다. 여객기 엔진으로서는 최초[2][3]의 터보팬 엔진이라 할 수 있으며, 높은 경제성을 무기로 기존의 터보제트 엔진들을 깨끗하게 걷어내고 터보팬이 주류가 되게 만든 장본인이자 현용 모든 여객기 엔진의 할아버지뻘이 된다. ~~덤으로 환경파괴도 막아냈다~~

JT3D는 민수용 명칭으로서 애초 B707과 DC-8의 JT3C, JT4A 등의 터보제트 엔진을 교체하려는 ~~소박한~~ 의도에서 개발이 시작됐는데, 연비[4][5]와 특히 소음에 있어서 이런저런 극찬이 쏟아지자 세계의 각 항공사들이 무더기로 채용하기 시작했으며, 미 공군에서도 엄청난 물량을 박아놓고 TF33이라는 군용 명칭까지 지어줬다. 그런데 최초 의도와는 다르게 오히려 군용기에 더 많은 숫자가 퍼졌으며 B-52 [6]와 KC-135의 경우 역시 기존의 J57 터보제트 엔진을 치워버리고 그 자리를 차지하는가 하면, C-141 수송기는 아예 TF33을 동력원으로 찜해놓고 기체를 개발했다. 1959~1984년 까지 약 10,000기 가까이 생산되었고 미 공군 기준으로는 CFM56 엔진으로 개수된 KC-135를 제외하고는 대부분 아직도 운용되고 있지만, B-52는 2040년 까지 작전에 투입할 계획이라 C-17의 엔진인 PW2000으로의 교체를 진지하게 고려하고 있었으나, 2021년 9월 RR의 BR725[7] 기반의 F130으로 교체하기로 결정되었다.[8]

B707과 DC-8에 매달려있는 JT3C의 교체를 감안해서 개발된 것이라 날개의 형상이나 심지어 기골을 뜯어고치는 등의 큰 작업없이 교체가 가능하도록 설계했고, 프랫&휘트니도 교체를 원하는 항공사에게는 엔진 외에 부수적인 교체용 기자재까지 포함해서 판매했다. 아예 달려서 나온 기체로서는 1959년 아메리칸 항공이 주문한 B707-120B와 KLM 네덜란드 항공이 선택한 DC-8-50이 최초의 사례로 기록됐고, 첫 비행은 1961년 3월이었다. 그러나 1970년대에 들어서 항공수요가 늘어나자 각 항공사에는 엔진이 4개나 붙어 있는 협동체 여객기에 더 이상 매력을 느끼기 힘들었고, 오일쇼크도 터진데다가 기술도 그 만큼 진보했기에 단거리에는 B727이나 B737, 중장거리 노선은 DC-10이나 L-1011과 같은 트라이젯으로 가거나 아예 체급을 확 올려서 B747로 갈아타버렸다. 기껏해야 20,000 파운드의 추력도 내기 힘든 JT3D가 갈 곳은 어디에도 없었고, 특히 많은 멀쩡한 B707이 화물기로 전락하거나 심지어 버려지기까지 했다.

그런데 1970년대 후반 무렵 미 공군이 KC-135A의 거지같은 연비와 답답한 항속거리에 대한 해결책으로 퇴역한 B707에 붙어 있던 JT3D를 ~~몰래 가져와서~~ 붙여다가(...) KC-135E라 명명했다. 바꿔놓고 보니 향상된 연비와 역추력장치를 지니는 등의 쏠쏠한 장점이 있긴 했지만 이상하게도 최대이륙중량이 낮아져 약 5톤 가량의 항공유를 덜 싣게 되는 문제가 나타나 뒷목을 잡게 만든다. 그래도 경제성을 생각해서 TF33으로 교체하는 작업을 지속시키긴 했지만 뭔가 덜 떨어졌다는 느낌을 지울 수 없어 CFM56으로 교체한 후 지금에까지 이르게 된다.[9] 어쨌든 이렇게 개수한 후 연비와 추력, 행동반경 등 많은 부분에서의 향상이 따랐지만 무엇보다도 소음 감소의 효과가 가장 컸는데, 이는 추후 영국과 프랑스, 사우디 공군이 E-3를 도입할 때 CFM56 엔진을 선택하게 하는 가장 큰 이유가 된다. 그 덕분에 소음은 물론이고 최대상승고도[10]와 추력, 운용비용에 있어서 미 공군과 나토의 기체들보다 훨씬 우월하다고 한다.

2. 제원

2.1. JT3D

명칭	길이 (m)	지름 (m)	자체중량 (kg)	최대추력 (lbf)		압축기 (LPC-HPC)	터빈 (HPT-LPT)	압축비	바이패스비	적용기종
				Dry	Wet[11]
JT3D-1	3.47	1.35	1,880	14,500	17,000	6-7	1-3	12.5~13.5	1.3~1.4	B707-120B/720B DC-8-50
JT3D-3B			1,970	16,500	18,000					B707-120B/320B/720B DC-8-50/-60
JT3D-7				17,500	19,000					B707-320B DC-8-60

2.2. TF33

명칭	길이 (m)	지름 (m)	자체중량 (kg)	최대추력 (lbf)	압축기 (LPC-HPC)	터빈 (HPT-LPT)	압축비	바이패스비	적용기종
TF33-PW-3	3.45~3.61	1.35~1.37	1,770~2,170	17,000	7-7	2-2	13.0~15.6	1.2~1.5	B-52H
TF33-PW-5				18,000					C-135/NC-135/RC-135
TF33-PW-7				21,000					C-141A/B
TF33-PW-9				18,000					EC-135/RC-135/WC-135
TF33-PW-100				21,000					E-3A[12]/B/C
TF33-PW-102				18,000					KC-135E/E-8C

3. 관련 외부 링크

(영문 위키백과) Pratt & Whitney JT3D

4. 관련 문서

[1] 터보팬이 맞긴 맞는데 바이패스비가 꼴랑 1.5 정도에 불과하다. 이정도면 현용 전투기의 터보팬 수준이다. 현재 생산중인 대형 상업용 항공기 엔진인 GEnx나 트렌트 XWB가 10.0에 육박한다는 걸 보면 당시의 기술적인 상황을 쉽게 짐작할 수 있는데, 그나저나 미 공군은 이 정비학생을 위한 엔진 실습용이나 항공우주박물관 전시용으로 쓰일 고물딱지를 아직도 현역으로 열심히 굴리고 있다(...)[2] 엄밀히 말하자면 롤스로이스의 콘웨이가 최초이긴 한데, 몇 대 팔리지 않은 B707-420과 DC-8-40 기종에서만 운용된 관계로 상업적으로 별로 성공하지 못했다.[3] 참고로 최초로 터보팬을 개발해낸 나라는 1941년 4월의 소련이다.[4] Dry 상태에서 JT3D의 SFC (Specific Fuel Consumption)는 0.51~0.52 수준인데, JT3C는 약 0.77 정도이고 JT4A의 일부 파생형은 0.8을 가볍게 넘어간다. 그러니까 JT3D는 같은 추력을 발생시킬 때 터보제트 두 녀석들에 비해 약 30% 가량의 연료를 덜 소모한다는 계산이 나온다. 참고로 차후에 JT3D를 밀어내게 되는 CFM56-2 계열은 0.36~0.37 가량의 값을 지니고 있다.[5] 매연도 엄청나게 줄었다. 어차피 매연이라는게 불완전연소 때문에 발생하는 것이기에, 이것은 곧 효율이 높아졌다는 의미도 된다.[6] B-52G 까지는 J57을 탑재했으나 1961~63년 생산분인 B-52H는 아예 처음부터 TF33으로 박혀서 생산됐다. ~~그러면 이걸 지금 50년 넘게 굴리고 있었다는 겁니까~~ 네[7] 걸프스트림 G650 등에 사용되는 엔진이다.[8] 그러나 E-8C Joint STARS는 특이하게도 JT8D의 최신 개량모델인 21,000 파운드짜리 JT8D-219로 교체했다. CFM56으로 바꾸지 못한 이유는 돈이 없어서(...)[9] 한편 CFM56으로 개량한 기종에는 KC-135R과 T의 2종류가 있는데 후자는 SR-71만이 소모하는 JP-7의 탑재를 위해 특별히 개량된 형식이었다. SR-71의 퇴역 이후에는 그냥 평범한 통상임무에 투입됐다.[10] 지구는 둥글기 때문에 공중조기경보기 입장에서는 당연히 높은 고도에서 내려봐야 탐지거리에 있어 유리할 수밖에 없다.[11] 지금의 기준으로 판단할 때야 정말 황당한 짓이 아닐 수 없지만, 초창기 터보제트 엔진들은 특히 이륙할 때 낮은 추력을 만회하기 위해 엔진 전면부에 물을 살포해서 공기의 온도를 낮춰 연소율을 높여주는 방법을 사용했다. 당연히 이 물이 엔진으로 유입돼 불완전연소가 필연적으로 수반됐고 시커먼 매연을 사정없이 뿜어낼 수밖에 없었는데, 항공기 배출가스 기준이 까다로운 요즘같은 시대에는 감히 상상도 못할 일을 아주 밥먹듯이 하고 다녔다. 어쨌든 JT3D도 아직 터보제트 엔진의 잔재가 남아있는 관계로 물 분사장치 (Water Injection)를 옵션으로 선택할 수 있게끔 했었는데, 물 분사장치를 사용하려면 당연히 기체 내에 물을 2,000~3,000 리터 가량 저장하고 다녀야 하며(...) 심지어 어떤 항공기들은 아주 확실하게 효과를 보려고 메탄올을 뿌려대기까지 했다.[12] 나토 소속의 기체는 TF33, 사우디 공군의 사양에는 CFM56이 탑재된다.