[회전익]항공기 답변자료

모대학에서 회전익과정 기본 입시자료를 배포하고 그 내용에 대한 답변을 얻으려는 학생들이 검색사이트에 질문한 내용에 대한 제 답변 내용들입니다.

저도 배운지 오래된지라 아는데로만 답변해 드렸는데 계속 메일과 쪽지가 도착하여 결국 한개의 파일로 묶어서 답변해 버렸습니다.

같은 과를 지망하던 다른 학생들이 제가 답변한 것에 대해서 '왜? 답변해 주었냐고?' 문제를 제기하였습니다.

비행을 오래 해보면 그런 질문들이 얼마나 한심스러운 질문인 것인지 알게 될 것입니다.
서로 도와도 모자랄 마당에 남이 잘되는건 못보겠다는 편협한 마음 너그럽게 던져 버리시길 바랍니다.
 

1. 헬리콥터의 동력비행의 종류 5가지............

기초비행 과정때 배우는 것을 말하는 것인지 아니면 제가 못들어 본것인지는 모르겠지만, 어렴 풋이 기억을 살려서 써봅니다.

동경의 대상으로만 봐서는 않되는 것이 조종입니다. 군대처럼 좋은 기종에 안전하게 정비 및 관리 하는 곳에서도 이정도로 사고가 난 다는 것은 바로 조종사의 마음 가짐입니다. 95%이상이 조종사 과실에 의해 나는 사고이기 때문이죠. 기계는 인간을 봐주지 않습니다. 판단은 조종사가 하지만 잘못된 한순간의 판단이 자신뿐만 아니라 탑승자 전원을 최악의 상황으로 몰고 갈 수 있습니다.

오래 살고 싶다면, 죽도록 공부하던지 아니면 일찍 포기하는 것이 정신건강과 자신의 미래를 위해 좋은 선택입니다.

잠시 사설로 빠졌네요... 질문자의 장난끼 어린 질문 태도에 선배로서 드린 충고이니 이해 하시길 바랍니다.(지금도 후배들에게 늘 이런 식이긴 합니다.)

>>>우선 헬기는 별도의 추력 장치가 없다는 것을 알고 있을 겁니다. 따라서 로우터에서 발생하는 양력의 수평성분을 로우터의 회전면의 변화로 추력으로 사용하게 됩니다.

 '동력비행'이라고 표현한 부분이 아마 제 생각으로는 '헬기가 엔진이 켜져있고 로우터가 회전하여 양력이 발생되고 있는 상태'를 말하는 것 같습니다.(중요합니다.)

따라서 동력비행의 종류는 다음의 5가지가 될 것입니다.

가. 정지비행 (Hovering, 제자리비행)

 

     <왼쪽 : 지면효과가 없는 하버링>             <오른쪽 : 지면효과 상태의 하버링>

위의 사진은 하버링시의 지면효과의 기류흐름을 보여주는 그림입니다. 별도의 질문으로 하버링을 언제 하는 지 질문하였는데요. 고정익과의 차이점 중의 하나겠지요. 제자리 정지비행을 할 수 있다는 것은 매우 매력있는 일이겠지요. 지나가는 사람들에게 손 흔들어 주라고 만든 것은 아니구요. 헬기의 임무중에 거의 80%에 달하는 임무들이 이 정지 비행에서 나옵니다. 예를 들면, 이착륙시, 산정(상)pad접근, 화물공수 등등 아주 많은 것들이 정지비행을 하지 않고는 이루어 지지않습니다.

이러한 정지비행은 이론상으로는

양력(L)=중력(w)='0'

추력(T)=항력(D)='0'이 된다면 완벽한 정지상태가 되겠지요.

하지만 실제 비행에서는 조종사가 지속적으로 '0'을 만들기위해서 조작을 해야하는 것입니다.
저역시 처음에는 그 조작범위가 크고 동체의 변화를 감지하는 능력이 늦어서 교관님들께 많이 혼이 나고는 하였습니다. 지금은 ^^ 마음만 먹으면 마음먹은데로 움직여줍니다. 조종술은 온몸의 모든 신경들이 작용하는 것이지만 오래하다보면 '마음으로 하는 기술'이지요.

고정익 중에 요즘은 제자리 비행을 추력에 의해 할 수 있는 것 들이 있습니다.(헤리어, F-35 등 등) 하지만 그것을 진정한 의미의 제자리 비행이라고는 말하기 어렵습니다. 상용화되기는 먼 이야기일 테니까요.

나. 측면비행
헬기에는 로우터의 회전면이 만들어 집니다. 이때 조종사는 조종간을 통해 회전면에 물리적인 힘을 가하고  '회전운동의 세차'현상에 의해 회전면이 기울어지는 방향으로 이동하게 됩니다. 이때 정지비행 상태에서 좌 우 측면으로 이동하는 것을 측면비행이라고 하겠지요. 정지비행상태에서 어느 한 쪽으로 회전면의 기울기가 발생한다면 그 방향으로 이동하게 되는 것입니다.

이론상으로는

수직분력은 양력(L)=중력(w) 이지만

수평분력은 추력(T)>항력(D)이렇게 되겠지요.

이해가 가시는지요.

다. 전(후)진 비행
헬기는 측면운동과 마찬가지로 전(후)진비행도 할수 있습니다. 전방비행은 헬기의 최대 상승각과 비행 속도에 관련된 것입니다.

하지만 후진비행은 대부분의 헬기들이 제한되는 속도를 가지고 있습니다. 이는 구조상의 문제로 어쩔 수 없이 제한되는 것입니다. 만약 UFO의 원반 처럼 생긴 헬기라면 후진비행의 제약은 많이 없어질 것입니다.(이해가 가실런지...)

이론상의 원리는

수직분력은 양력(L)=중력(w)

전진방향의 분력 추력(T)>항력(D) 이렇게 되겠네요.

 

라. 상승(하강)비행

가, 나, 다 와는 달리  수직분력의 힘이 변화하는 것입니다.

상승비행시의 수직분력은 양력(L)>중력(w)

하강비행시의 수직분력은 양력(L)<중력(w) 되겠지요.(위의 글만 잘 읽어도 이해가 되는 내용 임)

 

5. 자동활공(Autorotate)비행

이부분을 말한다면 교수님들이 반드시 질문할 것이 많을 것이고 면접점수도 제일 높게 받을 수 있을 것입니다.

만약 질문자가 조종하던 비행기가 공중에서 엔진이 정지된다거나 동력전달계통의 문제가 발생한다면 어떻게 하시겠습니까? 참 난감하죠 타본적도없는 비행기의 가상적인 엔진 고장이란 꿈도 꾸기 싫은 일입니다.

이때 고정익이라면 양쪽의 날개를 이용하여 활공(Gliding)을 해서 안전하게 착륙을 하겠는데 헬기는 도대체 어떻게 착륙을 한다는 것인지...???

그래서 자동활공이란걸 만든겁니다.

만약 헬기 조종사가 된다면 autorotate는 님의 머리속에 평생을 따라다니는 화두가 될 것입니다.
자전거를 탈때 페달을 막 돌리다가 일정속도이상에서 발을 멈추었을때 페달이 계속 돈다면 어떻게 될까요?

아마 속도의 조절이 되지않아 사고로 이어질 것입니다. 그래서 '클러치 휠'이라는 원리로 톱니바퀴와 페달의 회전을 분리시켜주는 것인데요.

이 원리를 헬기의 동력전달 계통 중에 트랜스미션과 로우터를 분리하는 것입니다.

모든 헬기는 Engine Fail을 염두해두고 autorotate를 할 수 있도록 만들어집니다.

만약 autorotate를 하게 된다면 싸이클릭(헬기의 조종간)과 콜렉티브(동력조절 조종간)를 통해서 동체의 자세를 잡아주고 마지막 Ground와의 접지 직전 로우터의 최대 피치를 이용하여 안전하게 착륙할 수 있습니다.

일반인들은 시범만 배우지만 군에서 헬기를 배우는 경우는 최악의 경우를 대비하고자 모든 조종사에게 가르치고 있습니다.(전 지금은 군인은 아닙니다.)

 

이정도면 헬기의 동력비행 5가지를 맛만 볼 수는 있겠군요.

좀더 세부적인 것은 입학하시면 배우게된답니다.

 

타이타닉에서 선장이 모든 승객과 승무원이 모두 내린 다음 자신은 최후를 맞이하는 장면을 보았을 겁니다.

조종사 역시 모든 승객과 승무원이 안전하게 된 상태를 보고 최후까지 자신의 목숨을 버릴 지언정 다른 사람의 안전을 생각해야합니다.

그만큼 책임감과 의무가 반드시 존재하는 인류 최고의 직업입니다.

변호사, 건축가는 돈을 많이 벌고 명예도 얻습니다. 하지만 조종사는 지구 어디를 가도 그 명예 하나 만큼은 인정을 받는 것입니다.

'명예'에는 그만큼 '책임과 의무'가 따르는 것입니다. 단순히 즐기기 위한 선택이 되지 않기를 바랍니다.

 아무쪼록 '명예'로운 직업을 택한 예비 항공종사자의 건투를 빕니다.

 화이팅!!!

 

 

2. 로터(Roter)가 맞는 용어입니다. 분리된 명칭은 로터블레이드(Blade)입니다.

 헬기의 여러가지 종류중에서 단일 회전익(일반적인 메인+테일로터의 구조) 형태의 헬리콥터는 큰쪽을 메인로터라고 하고 뒤쪽의 경우를 테일 로터라고 합니다.

 

<단일회전익 항공기의 비행방향쪽 동체 위의 로터를 메인로터 / 후방쪽을 테일로터라고 한다.>

 

질문하신 요지는 테일로터의 회전수에 대한 것이 궁금하신거 같은데요. 간단히 원리를 설명드린다면..

 

헬기는 비행을 위해서 메인로터의 회전으로 부터 추력과 양력을 발생시킵니다. 이를 위해서는 빠른 회전력이 필요합니다. 하지만 빠르게 회전하는 날개와는 달리 동체가 고정되어 있지 않은 관계로 동체가 메인로터와 반대 방향으로 돌려고 하는 힘이 생기는 데요.

이를 토큐(토크라고도합니다. Torque)라고 합니다.

 

 

<토큐의 발생원리와 테일로터의 추력에 대한 이해도>

 

즉, 위의 그림을 참조하면

1. 빨간화살표 방향으로 메인로터가 빠른 속도로 회전하게 되면,

2. 녹색화살표 방향으로 동체가 회전하려는 힘이 생깁니다.

3. 이때 테일로터의 회전력으로 노란화살표 방향으로 추력을 발생시킵니다. 이를 반토큐(Anti-Torque)라고 합니다.

 

일단 토큐는 이해하셧다고 생각하고 그럼 헬기조종사들이 기초과정에 배우는 Torque 구하는 공식은

T=토크, F=테일로터의 추력, r=헬기중심으로부터 테일로터중심까지의 거리입니다.

 

여기서 F를 구하고 싶다면,

이 되겠지요.

하지만 메인로터와 테일로터는 속도변화에 따른 구조적변화의 복잡성회피의 원리에 따라, 항상 일정한 회전수를 유지해야만 합니다. 

통상 메인로터 1회전에 테일로터 5회전인 경우가 많습니다만, 요즘은 복잡한 헬기의 구조적 원리와 테일로터의 크기 문제등을 고려하여 약간의 양력도 발생시키는 경우가 많아지고, 더 빠른 회전을 하는 경우도 많이 있습니다. 

전이성향에 대한 부분은 생략하겠습니다.(테일로터의 추력에 의해 헬기가 편향하는 원리)

 

   

<2엽식 테일로터>

<3엽식 테일로터>

 

<4엽식 테일로터>

 

<5엽식 테일로터>

 

  

<테일로터를 점검하는 조종사 - 실제 조종사가 임무전에 반드시 확인 점검하게 되어 있습니다.
기종은 둘다 왼쪽은 SH-60 씨호크, 오른쪽은 MH-60 페이브호크로 보입니다.>

 

 

<인입형 테일로터 - 테일로터의 충격보호를 위하고 인적 사고 방지를 위한 인입형>

 

 

지금부터는 테일 로터가 필요없는 헬기

 

<엔진 배기 가스를 테일붐을 통해 배출하여 토큐를 상쇄하는 원리>

 

 

< 동축헬기라고 불리는 형태로 메인로터가 2겹으로 되어 위아래 반대의 회전으로 토큐를 상쇄>

 

 

<종축헬기 라고 불리는 형태로 전방로터의 회전과 반대의 회전력으로 동체의 추력을 상쇄>

 

 

3. 우리나라에서 헬리콥터를 타는 것이 어렵습니까?

헬리콥터는 생각하시는 것 만큼 타기 힘든 것은 아닙니다. 

하지만 우리나라는 많은 수의 외국항공기 국내여객기 군용 헬기 및 군용항공기들이 수없이 날고있습니다. 

전세계에서 하룻동안 이/착륙하는 항공기의 수는 약10만대 수준입니다. 

우리나라에서 자신이 소유한 항공기를 자신이 몰수 없다는 규정은 없습니다. 

단, 조종을 하기 위해서는 일정 수준의 자격을 획득해야만 한다는 국제법상 규정과 우리 항공법의 적용을 받을 뿐입니다. 

그 자격 조건을 획득하고, 자신이 소유한 기종의 기본 교육을 받고 나면 심사와 함께 자신이 직접 몰고 다닐 수 있습니다.

다른분이 지적 한 것 처럼 공중에는 공역, 항공로 등 수많은 길과 공중 공간이 구별되어 있습니다.

(너무 방대해서 간단하게 설명드립니다.)

 

자동차와 다른 것은 공중이라는 공간은 전/후/좌/우 + 상/하의 개념이 존재한다는 것을 이해 하셔야 합니다.

즉, 공중 공역을 관장하는 해단 관제사들이 자신의 임무에 따라 존재하기 때문에 비행신고 없이 이륙하거나 착륙해서는 않됩니다.

당연히 신고된 목적지 이외의 지역을 가는 것도 재차 신고 하여야 합니다.

헬기는 운영의 특수성에 의해 관제사와 교신할 수 없는 구역으로 가는 경우도 있습니다. 이때 역시 이탈을 보고하고 다시 진입하면 보고하는 형식을 갖추셔야 합니다.

2회이상을 어긴다면 관제사로 부터 OHR이라는 경고를 받게되고 힘들게 획득한 조종자격을 상실 할 수도 있습니다.

이런 일련의 과정을 모두 지키고 안전한 조종을 하는 것이 조종사의 의무이자 임무 입니다.

과정을 무시하여 발생하는 작은 사고는 자동차사고와는 달리 생명의 희생이 따르게 되기때문에 엄격한 통제가 이루어 지는 것입니다.

 

 

안녕하세요. 제가 헬기관련 답변을 올리다 보니 요즘 같은 질문들이 부쩍 늘었다 해서 검색해보니 한0대학교 면접 시험이 있어서 그랳더군요.

전체 적인 질문을 다 올려주신분이 한분 뿐이시군요.

일단 답변부터.. 

1. 비행기가 비행할 때 프로펠러를 계속 돌려주어야 하는 이유는 무엇인가?

re:여기서 말하는 비행기는 고정익(일반적으로 동체에 날개가 달린 항공기)의 경우를 말합니다. 헬기로 오해하시면 문제에 대한 질문의 요지를 어긋나는 것입니다.

고정익과 헬기의 양력 발생의 원리는 엄연히 다릅니다. (자세한 내용은 제가 작성한 다른 답변글을 참조하시길 바랍니다.)

가. 고정익은 양력의 발생이 양쪽의 wing에서 발생합니다.

나. wing에서 양력이 발생하기 위해서는 상대풍이라는 나와 마주보는 바람이 있어야 가능합니다. 날개의 단면을 떠올리시면서 읽어 나가시기바랍니다. 그렇다면 양력이 발생할 수 없는 충분한 상대풍이 없다면 비행기는 양력 발생이 힘들어 지므로 이륙 할 수가 없겠지요. 그래서 날개가 앞으로 이동하면서 정지해있거나 약한 상대풍 방향으로 나아가게 하는 힘. 즉, 추력이 필요한 것입니다.

 <발그림 이해해주시길>

  

<화살표가 공기(상대풍)의 흐름입니다.>

 

다. 그럼 추력은 어떻게 만드는 것일까요? 그렇습니다. 바로 엔진의 힘입니다.

그런데 고정익 중에서 대부분의 프로펠러기들은 동체 전방이나 날개에 엔진을 장착하고 엔진에 프로펠러를 장착한 형태를 취합니다.

  

<날개의 형태와 프로펠러의 위치>                         <프로펠러 추력의 3D 시뮬레이션>

 

<6엽 Tilt 형 터보프롭 엔진 - 4 Turbo-prop>

 

 

2. 위의 문제와 관련, 그렇다면 우주공간에서 비행기가 비행할 수 있겠는가?

re: 매우 간단한 문제겠지요^^ 공기가 없는 우주에서는 양력을 발생할 필요가 전혀 없겠지요.

따라서, 우주공간에서는 자체로 발생하는 작용/반작용의 원리에 의한 추력만이 필요할 뿐 지상과 대기권과 같은  양력을 이용한 비행이론은 적용되지 않습니다.

 

 

3. 헬기비행 기술 중 하버링(Hovering)이라는 것은 무엇을 말하며 어떤 때 사용하는가?

re: 헬기를 조종하게 되면 제일 처음 배우는 기술이 바로 하버링(제자리비행)입니다. 아기들 걸음마와 같은 기술이지요. 헬기 조종사들은 이론으로만 배운 모든 비행 원리를 이 하버링을 통해서 습득하고 조종사로서의 걸음마를 떼는 것입니다. Skid 헬기로 예를 들면 풍향정대 - 왼쪽 스키드 이륙 - 오른쪽 스키드 이륙 - 자세유지 - 동력상승 - 하버링 (착륙은 반대) 가장 쉬우면서도 가장 어려운 부분이 바로 하버링입니다.

원리는 기초비행 원리를 모두 습득한 분이라면 설명하기 쉽지만 이제 처음 이신 분이라면, 제가 작성한 다른 답변을 참조http://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=6&dirId=60401&docId=116611478 하시기 바랍니다.

간단히 설명드리면 지면효과를 이용하여 양력과 중력 상대풍 등 헬기에 작용하는 모든 힘을 상쇄하여 조종사가 인위적인 '0'의 상태를 만드는 것입니다. 하지만 자연과 인위적인 힘이란 것은 정말 얄미울 정도로 하버링시에 적은 힘으로 작용합니다. 가만히 있는다고 제자리에서 있게 해주지는 않습니다. 헬기에서 발생하거나 바람의 방향에 따라 관성의 법칙에 의해 움직이려고 하는 데 조종사는 미세한 감각으로 이를 미리 사전에 잡아내는 것입니다. 대단한 조종술의 시작이죠^^(요즘은 자동하버링 기능이 있는 헬기들이 점점 늘고있습니다. 그리고 조금 타다보면 그 감을 잡게 됩니다.)

   

 

<지면효과가 없는 경우와 지면효과를 받는 경우의 호버링>

 

4. 헬리콥터의 운항에 가장 큰 장애를 주는 기상요소중의 하나인 안개에 대하여 설명하시오.

re:  교수님들은 운항에 가장큰 장애를 안개라고 생각하시는 것 같군요. -.-

우선 안개와 구름의 차이를 이해하는 것이 선과제 이겠군요.

안개와 구름은 실질적으로는 같은 것입니다. 공기중에 형성된 수분 덩어리니까요.(쉽게)

하지만 항공학적으로는 엄연히 그 구분이 명기되어 있습니다. 바로 지상(등고)과의 거리입니다. 즉, Ground로 부터 50ft 이내의 것은 안개, 그 이상의 것은 구름이라고 하기로 약정을 한 것이지요.

문제는 이 점이겠지요. 대부분 VFR(visual flight rules : 시각비행규칙)을 지향하는 헬기는 지상부터 50ft의 구간은 헬기가 이륙하여 안정적인 자세를 잡는 이륙구간입니다. 그런데 이부분이 안개에 의하여 잘 보이지 않는 다면 자세는 물론이고 이륙조차 힘들 겁니다. 그래서 가장 큰 장애를 준다고 할수 있을 겁니다.

하지만 많은 시간을 VFR을 하고나서 자격조건이 되면, IFR(instrument flight rules : 계기비행규칙)을 배우게 됩니다. 그때 자세비행이라는 계기 이륙과정을 배우게 됩니다. 그 후에는 안개가 장애가 되지는 않습니다.

 

5.6. 7. 번의 질문은 다른분들의 쪽지 답변으로 대체해드립니다.^^

예상 질문인지 아니면 입학 커리큘럼에 나온건지는 모르겠지만 내용이 쪽지 수준은 아니어서 메일로 보냅니다.

 

 

5. 헬리콥터가 뜨는 힘은 어디서 나올까요?

>>>모든 비행 물체는 중력을 극복 할 수 있는 힘이 있어야 겠지요. 그게 바로 양력이지요.   당연히 헬리콥터도 양력이 발생해야합니다.

제가 답변한 글들을 보시거나 제 블로그를 들어가서 찾아보시면 여러가지 항공관련 자료들이 있을 겁니다. 허접하지만 찾아보시는 것도 좋은 방법일 겁니다.

헬리콥터는 일반 항공기(고정익)의 엔진 추력이나 프로펠러의 회전력을 이용하는 것과는 달리 엔진에서 발생한 동력을 트랜스미션이라는 동력장치를 거쳐서 여과된 힘을 로우터에 전달하여 발생된 힘으로 양력을 발생합니다.

 

 

6. 항공기가 이착륙할때 바람은 어떻게 이용하는게 좋을까요?

>>>모든 항공기 뿐만 아니고 새들조차 바람을 이용하여 이륙을 시도합니다.

      정풍이라는 것인데요. 쉽게 말하면 맞바람이라고 하면 편하겠지요. 만약 정풍이 아닌 배풍상황에서 이륙과 착륙을 시도 한다면, 비행물체는 평소 이착륙 거리보다 더 많은 거리를 활주또는 비행하여야 하며, 그로인해 더 많은 위험성을 내포하게 된답니다. 활주로의 거리 등등이 해당되겠지요. 실제 임무 수행 중에도 Emergency 상황이 아니라면 배풍이착륙은 정조종사 교육시에 한두번 시범을 보여주는 것으로 마무리 합니다.

 

7. 비행기가 비행할때 프로펠러를 계속 돌려 주어야 하는 이유는 무엇일까요?

>>>제가 올린 지식인에서 제 아이디를 누르시고 쪽지를 보내신 것 같은데요. 그 글에 3번 문제의 답변은 들어있습니다.

   용어에 대한 정의가 많이 필요한데요. 항공용어는 전세계가 동일한 용어를 사용하니 용어집 하나 정도는 가지고 보시는 것이 좋습니다.

 프로펠러에 대한 질문은 하지 않을 것 같습니다. 왜냐하면 헬기는 프로펠러가 없으니까요^^

 

많은 분들이 같은 과를 지원하시면서 같은 질문을 주셧더군요. 시간나면 정리해서 글을 올리도록 하겠습니다.

  

아무튼 좋은 결과 있기를 바랍니다.

 
'최선을 다하고, 최선을 다하라' 좋은 말이지요^^

 

양력이라는 단순한 원리로는 헬기의 이륙을 설명할 순 없습니다.

 

가장 중요한 포인트는 바로 '지면효과'입니다.

 

'지면효과'(Ground effect)를 모른다면 헬기의 이륙효과를 설명하기 힘듭니다.

 

물론 헬기를 처음 배우는 학생조종사(sp)라면 당연 '지면효과'라고 할 것입니다.

 

 

답변을 달아주신 분들이 일반적인 항공기의 '양력'에 대해서 설명하셧고, 헬기의 주날개(주날개=헬기의 동체에 장착되어 추력과 양력을 발생하는 Main Rotor)를 '프로펠러'가 아닌 '로우터'(Rotor, 로터 라고하기도 합니다.)라고 설명하신 것은 가장 기초입니다.

 

잠시 '프로펠러'와 '로우터'의 차이를 설명드리면

1. 프로펠러 : 엔진과 직렬연결(Direct connect)되어 엔진의 회전속도와 동일한  회전속도를 가집니다. 

2. 로우터 : 엔진>>>미션(기어박스)>>>로우터의 단계를 통해 미션의 회전속도와 관련되며, 회전면이 프로펠러보다 크기 때문에 프로펠러처럼 고속회전을 하기 어렵습니다.

그래서 하나더 R-22라는 헬기의 Plan입니다. 안타깝게도 RC도면이군요. 하지만 이해하는데는 그리 어렵지 않습니다.(RC와 실제 헬리콥터는 다릅니다.^^ 단지 이해만~~)

 

 

<5. 전원장치(엔진)와 모터(미션)을 거쳐 최 상단에 로우터로 이어지는 계통을 보시기 바랍니다.>

 

 

그럼 하나씩 알아봅시다.

  

 

프로펠러가 달린 고정익(일반적으로 날개가 달린 비행기)과 헬리콥터의 차이점은 무엇일까요?

눈치가 빠르시다면 대충 감을 잡으셧겠지만,

1. 고정익 : 엔진추력>>>프로펠러>>>속도증가>>>Wing lift(날개양력)발생>>>이륙

          

<6. 원리가 이해 가시나요? 프로펠러는 프로펠러의 앞에 있는 공기를 뒤로 밀어주는 역할, 즉 추력만 발생 합니다. 앞에 있는 물을 뒤로 미는 것은 무엇일까요? 답은 스크류입니다.>

 

2. 회전익 : 엔진추력>>>미션(기어비를 통한 감속)>>>로우터회전>>>가속

   - 회전익은 모든 것이 별도의 구성이라고 보시면 됩니다.(더 궁금하신 부분은 별도의 질문을 해주시기 바랍니다.)

 

이정도면 헬리콥터의 작동계통을 수박 겉 핧기 식으로 말씀 드렸고, 궁금해 하시는 질문에 대한 답변을 드리겠습니다.

 

 

쉽게 다음과 같은 원리를 이해해야 하지만 용량 관계상 생략하고 뼈대만 알려드립니다.

(가장 기본적인 헬리콥터를 기준으로 설명드립니다. 특이하거나 변형은 아래쪽에 ...)

1. 엔진동력발생 : 엔진

2. 동력전달 : 트랜스미션 (메인로우터 및 테일로우터 계통으로 전달)

3. 회전력발생 : 메인로우터(미국식과 유럽식은 회전방향이 서로 반대입니다.)

4. 지면효과발생 : 추력에 의한 지면효과가 발생합니다.

5. 양력발생

6. 이륙

 

위의 1~ 6단계는 가장 기초적인 헬리콥터의 이륙방식입니다.

 

실제 고정익과 회전익은 배우는 과정에서 비요으이 차이가 현재 US $ 기준으로 1.8배의 차이로 회전익이 비싸게 비용이 들어갑니다. 이유는 연료 소비율이 회전익이 높고, 배우는 과정도 회전익이 2.5배의 시간이 들어가기 때문입니다.

 

그럼 제가 말씀드린 지면효과에 대하여 다시 설명드리겠습니다.

 

지면효과(Ground effects)은 항공기가 추력에 의해 전진할때 상대풍의 영향으로 양력이 발생하는 것을 말합니다.

용어가 어렵다면 검색해보시기바랍니다. 자세한 설명들이 지식인에 있습니다.

지면효과는 http://www.aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0130.shtml에 자세히 설명되어 있군요.

<다운워시(하강풍)와 양력발생의 원리를 설명한 그림입니다.>

 

 

<언어는 다르지만 지면효과와 익단풍 및 하버링에 대한 설명입니다. - 그림만 참조>

 

 

원래 지면효과는 항공기 설계자에게는 좋은 것이 아니었습니다. 하지만 지면효과의 원리를 알게된 우리인간들은 그 효과를 유용하게 이용할 수 있도록 노력하고 연구하여 지금은 수많은 항공기 유사품(?)들을 만들어 냈습니다. 정말 대단하죠^^

 

 

<앞으로 법규가 수정된다면 대중화될 물건이죠. 수면과의 수면효과를 이용한 일종의 수상항공기-WIG입니다.>

 

 

<새로운 프로포일의 원리를 적용한 제트입니다. 역시 양력의 발생을 날개의 변형으로 막아내는 것이죠. 선풍기 중에 이 원리를 이용한 것이 있습니다.>

 

<X축 계열기라고하지요. 테일로터의 추력을 필요없게하고 터보프롭을 후방에 위치시킨 변형헬리콥터입니다.>

 

<종축헬기라고합니다. 애칭은 시누크입니다. US Mil모델명은 CH-47입니다.>

 

<이거슨 장난감이죠.. 동축 두개와 종축은 아무 의미없다는...>

 

헬리콥터의 로우터는 고정익의 날개가 추진력에 의해서 날개에서 양력이 발생하는 원리를 이용해서 제자리에서 날개를 회전시킴으로써 제자리에서 양력을 발생시키는 원리를 이용한 것입니다.

  

<고속일때의 로우터에 작용하는 벡터들을 보여주는 그림입니다.>

 

가끔 에어울프에 대한 질문들을 많이 듣습니다. 정의를 위해 문제가 생기면 초음속으로 날아가는 '미국식 정의'의 헬리콥터 에어울프는 정말 어릴쩍 향수를 자극합니다.

 

<BELL-222A(Serial Number 47001) 기종을 기초로 Jetcopers의 협력으로 개조하여 만들어진 영화입니다.>
보병 약 1개사단에 달하는 무장 능력에 필적합니다.ㅡ.ㅡ
상부는 팬톰 메탈릭 회색(듀퐁사의 Imron 5031X)으로 채색하고 하부는 흰색으로 채색하였습니다.
Boron Fiber의 아머와 방탄유리를 장착했습니다. 물론 스텔스 기능도 있습니다.(실제는 확인된 것 없습니다.)
각각의 추가 장비는 공중급유가능, 터보, 초음속가속기, 기체설계도 내장, 감압조종복, 여압시스템 등 당시로서는 최고의 하이테크 장비들을 매 회마다 하나씩 소개하는 형식입니다.
무기는 생략합니다.

어린시절 저에게 조종에 대한 자극을 준 영화입니다.
하지만 로우터가 달린 헬리콥터는 아쉽게도 에어울프처럼날지는 못합니다.  당연히 트랜스 미션을 거친 기계적인 회전력은 그 속도를 낼수 없을 뿐만 아니라 영화에서 처럼 터보부스터 같은 방식을 사용하여 마하의 속도로 날게된다면 로우터가 모두 부러지게 되고 결국은...

<이렇게 된다면 다행이겠죠... 그냥 총알이 되어 하늘을 날아 땅바닥으로 곤두박질 할 것입니다.>

 

 

질문의 답변은 모두 들어 있을 겁니다.

좋은 결과를 바랍니다.