화물기(cargo aircraft, cargo plane)는 화물을 운송하는 항공기로, 여객기의 조종실을 제외한 내부 구조만 개조한 것이다. 화물기를 운항하면서 화물 운송 업무를 수행하는 기업이 화물 항공사를 운영하고 있다.
수송기라는 명칭은 군용과 민간용 모두 사용된다. 화물기의 명칭은 민간 항공만 이용되고 있다. 군용 수송기의 경우, 민간 여객기에 가까운 병력 수송용 항공기를 포함하기도 한다.
화물기에는, ① 여객기를 개조한 것, ② 처음부터 화물전용으로 만들어진 것, ③ 내부의 구조변경으로 수시간 내에 여객 ·화물의 전환이 이루어지는 것, ④ 여객과 화물을 혼재하는 것 등이 있어 각기 용도나 시장성에 따라 사용된다.
또한, 일반 화물기와는 별도로 가축 ·곡물 ·자동차 ·우주로켓 등의 전용기(專用機)도 있으며, 그 밖에 화재 현장에 물을 뿌리는 소방비행기 등도 넓은 의미에서는 일종의 화물기이다.
화물기에 요구되는 조건으로서는 운항비가 싸고 기체가 튼튼하며 무게 ·부피가 커서 탑재력이 우수하고 하역에 편리한 화물실의 설비 등이다. 특히, 수송량의 증가와 화물기 자체의 고속화에 따라 하역의 난이(難易)가 그 생명이므로 기내에는 윈치(권양기)나 롤러를 구비하는 한편, 적재 ·적하용의 문짝의 연구로 전용기에서는 꼬리부분에 사다리 겸용의 대형문짝이 설치되어 있다. 동체를 힌지로 옆으로 구부릴 수 있게 하여 화물실의 단면을 최대한으로 이용하는 기종도 있다.
화물기는 주로 물자를 나르기 위해 만들어진 비행기다. 사람도 탑승할 수는 있지만 주로 화물 운송에 쓰이는 비행기만을 지칭한다.
화물전용기는 대부분 창문이 없거나 적다. 여객기에서 환장된 기체도 창문이 메꾸어져 있다. 화물기라도 약간의 비즈니스 클래스 좌석이 있는 경우도 있어서, 화물 관리에 필요한 인력이 동행하기도 한다. 예를 들어 동물을 해외에 들여오는 경우 사육사나 수의사가, 문화재를 해외 박물관 특별전에 특별전시하는 경우 학예연구사가 이런 곳에 탑승한다. 이런 공간이 없는 경우 벙커에 승무원용 침대가 있어 거기에 타고 가기도 한다.
화물기에는 보통 객실 승무원은 없기 때문에 비행 업무를 잠시 쉬는 부기장이 기내식을 차려주거나 갤리(비행기의 부엌)에서 알아서 차려 먹기도 한다.
여객기는 대체로 20~30년 정도까지 쓰이지만, 화물기는 50년 넘게도 써먹을 수 있다. 그래서 신규 화물기 구매 이외에도 10 ~ 20년까지 사용한 여객기를 화물기로 전환해 사용하는 경우가 많다. 기체가 낡을수록 만족도가 떨어지는 보잉에서는 아예 자사 여객기를 대상으로 BCF(Boeing Converted Freighter) 프로그램을 실시하여 여객기를 화물기로 개조하기도 한다. 또한 이스라엘의 Bedek 사에서도 BDSF(BeDek Special Freighter) 프로그램을 실시해 여객기를 화물기로 환장하는 사업을 하고 있으며, 통상 BCF 보다는 저렴하나 보잉의 보증을 받을 수 없다고 한다. 여객기를 화물기로 개조할 때 조종석의 전자 장비들을 현대식으로 교체하면서까지 우려먹는 경우가 많다.
제2차 세계대전 이후 현저하게 발달되었으며, 또한 일반화되었다. 군용으로는 대형의 병기나 차량 등의 신속한 수송을 위하여 미국을 중심으로 신기종의 개발이 이루어져 C-5 A와 같은 탑재량이 120 t이나 되고 화물실의 부피가 1,300 m³라는 거대한 기종이 출현하였다. 민간에서는 군이 불하(拂下)한 중고의 피스톤기가 주로 쓰였으나 1960년대 들어서 항공화물의 급증으로 새로 건조된 터빈기가 쓰이게 되었다.
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