새를 쏘고 블레이드를 폭파한다 — 제트엔진 인증 시험장의 실제

상업용 제트엔진은 승객을 태우기 전에 부품을 한계 밖으로 밀어내는 지상 시험을 통과해야 한다. 미국은 FAA의 14 CFR Part 33, 유럽은 EASA CS-E가 같은 수준의 기준을 적용한다. 핵심 발상은 엔진이 평상시 잘 돌아간다는 증명이 아니라, 파괴적인 고장이 일어나도 그 피해가 엔진 구조물 안에 갇힌다는 증명이다.

조류 충돌 시험(Part 33.76)은 압축공기 대포로 새를 이륙 출력으로 돌아가는 엔진 흡입구에 쏘는 방식이다. 조류 활동이 몰리는 고도 1,500피트(457m) 이하 상황을 모사한다. 작은·중간 크기 떼 조건에서는 자동 소염 없이 필요한 추력을 최소 20분 더 내야 하고, 큰 떼 시험은 시속 370km까지 속도를 올린다. 단일 대형 조류 시험에서는 추력을 전부 잃어도 되지만, 파편이 케이스 밖으로 나가거나 화재가 지속되거나 엔진이 마운트에서 떨어지면 탈락이다. 팬 블레이드 이탈 시험(Part 33.94)은 최대 허용 회전수에서 폭약으로 블레이드 뿌리를 끊는다. 시속 965km로 튀는 13.6kg급 조각과 222kN의 편심 하중을 티타늄·케블라 케이스와 마운트가 15초간 버텨야 한다. 여기에 분당 수천 갤런을 쏟는 물벽, 지름 5cm 얼음 구슬, 착빙 시험, 6시간씩 25블록을 돌리는 150시간 내구 시험이 더해진다.

이 시험대는 일정에도 영향을 준다. GE9X는 시험엔진 8대로 5년, 약 5,000시간을 돌렸는데 2019년 고압압축기 2단 스테이터 베인의 열손상이 드러나 재설계에 들어갔고 인증과 777X 비행시험이 밀렸다. 1970년 롤스로이스는 탄소복합재 블레이드가 조류 시험에서 부서져 티타늄으로 되돌아갔고, 그 여파로 L-1011 트라이스타가 늦어졌다. 고고도 얼음 결정으로 인한 출력 손실 사례는 코어 착빙 시험을 규정에 추가하게 만들었다. 승객 입장에서 보면, 비행 중 엔진 하나가 멈춰도 그것이 기체 전체의 문제로 번지지 않고 회항 시간을 확보할 수 있다는 전제가 이 시험들에서 나온다.

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