비행일지 (1992년 6월 16일 화)
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운고 |
운량 |
시점 |
풍향 |
풍속 |
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30~200 |
2~3 |
1 - 3F - 7 |
NW SW |
10 |
과목: 제자리비행
비행시간: 01+00 (누계 03+00)
교관: 4급 이주락
안전사항:
- 시동 전 탈수 철저
- 정풍으로 하버링 실시
- 방풍초자 충격 금지
- 항공기 진입/이탈 시 주의
- 시동 전 점검 철저
금일의 감상: 페달 조작시 왼쪽 페달에 압을 주어야 하는데 빨리 감을 잡지못하였으나 어느정도까지는 조작이 된다. 오늘의 비행에서 가장 문제점은 사이클릭 콘트롤이다. 페달조작하는데 신경이 쓰여서 사이클릭을 제대로 조작하지 못한 것이다. 앞으로의 비행에서는 신경을 많이 써야할 것은 첫째, 초동감지 둘째, 과조작 금지 세째, 반량수정 네째, 시선분배/주의력 분배 다섯째, 비행상황에 따라 불필요한 조작은 하지 않는다.
연구내용: 제자리 비행
연구의 목적: 제자리 비행에 대한 이론적인 내용을 배웠지만 정확한 개념이 서 있지 않기 때문에 그 때 그 때 비행상황에 대하여 단순한 조작을 하고 있다. 따라서 본 연구는 제자리비행에 대한 정확한 개념을 파악하기 위한 것이다.
정의: 제자리 비행이란 헬기가 선정된 지점에서 통상 2~3피트를 유지하여 위치를 변화시키지 않고 비행하는 것을 말한다. 그리고 제자리 비행중에는 양력(Lift)과 중량(Weight)이 평형상태를 이루게 된다.
연구: 제자리 비행은 실제로 수직비행으로 볼 수 있으며 무풍상태라고 가정하면 로터블레이드(Rotor Blade) 익단 수평면은 수평상태를 이루게 된다. 블레이드 회전속도가 변하지 않고 영각(Angle of Attack)이 증가되면 수직 추진력이 발생되어 평행상태에서 항공기는 수직으로 상승할 것이다.
이와 똑같은 원리로 영각을 감소시키면 수직으로 강하할 것이다. 제자리비행시 나타나는 현상들은 지면효과(Ground Effect), 토크효과(Torque), 전이성향 등이 있다. 차례로 현상을 연구해본다.
1) 지면효과(Ground Effect): 지면효과는 회전익 계통이 발생하는 기류와 지표면과의 충돌에 의해서 발생되며, 지면에 가까울수록 현저하다. 그리고 지면과의 충돌로 인하여 유도기류(誘導氣流) 속도가 감쇠됨에 따라 항력이 감소되고 수직양력 벡터(Vector)가 증가된다. 이로서 영각을 감소시켜도 제자리비행 상태를 유지하는데 필요한 양력을 얻을 수 있다.
또 지면효과를 받으면서 비행할 때는 기류가 위에서 아래로 흘러 다시 외측으로 굽어 흐르기 때문에 익단와류가 감소하여 블레이드 외측의 양력발생이 효과적으로 된다.
2) 전이성향: 제자리 비행중 단일로터(Single Rotor System) 계통 헬기는 우측으로 밀리는 경향이 있다. 이 현상을 전이성향이라고 하는데 이것은 메인로터의 토크를 상쇄시키기 위한 테일로터의 추진력이 우측으로 작용하기 때문이다.(메인로터가 반시계방향으로 회전하는 경우에 해당. 러시아제 헬기와 유럽제 헬기 일부 모델은 메인로터 회전방향이 시계방향이므로 전이성향도 반대방향으로 나타난다.)
전이성향을 억제하기 위해서는 첫째 메인 트란스밋션을 헬기 동체가 수평일 때 약간 좌측으로 기울도록 장착한다.
둘째, 비행조종계통을 사이클릭 조종간이 중앙에 있을 때 회전익 회전면이 약간 왼쪽으로 기울도록 설계한다.
세째, 제자리비행을 하기 위해 컬렉티브 피치를 증가시켰을 때 회전익 회전면이 약간 좌측으로 기울도록 컬렉티브 피치 조종계통을 설계한다.
3) 토크(Torque): 뉴턴의 3운동법칙에 따라 헬기동체는 메인로터블레이드 회전방향에 반대로 회전하는데 이것을 토크(Torque)라 한다. 단일 회전익 계통의 헬기는 테일로터(Tail Rotor 또는 Anti-Torque Rotor)의 피치변화로 토크를 상쇄시키고 있다. 그런데 비행중 동력변화에 따라 토크효과가 변하므로 조종사는 왼쪽 페달로 테일로터의 추진력(피치 컨트롤, Pitch Control)도 함께 변화시켜야 한다.
* 제자리비행중 사이클릭 조작 미숙으로 헬기가 많이 흔들리는데 진자운동에 대해서 연구하여 보자.
진자(시계 추)운동: 헬기 동체는 한 지점에 메달려 있고, 질량으로 고려하기 때문에 진자와 같이 전후좌우로 자유로이 진동한다. 따라서 통상적으로 동체에 진자운동, 힘의 평형, 관성의 법칙이 적용된다. 그렇기 때문에 항상 조작을 할 때는 관성을 염두에 두고 조작을 해야 한다.
적용:
마지막으로 제자리 비행을 하기 위해 항상 염두해두어야 할 것을 정리해보면
1. 속도와 고도를 일정하게 유지하지 못하는 것은 과도한 조작때문이 아니라 항공기 자세를 잘 모르는 결과라고 할 수 있다.
2. 똑같은 동체반응을 얻기 위해서 전후로 사이클릭을 움직이는 양은 좌우로 움직이는 양 보다 크다.
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컬렉티브를 위, 아래로 올렸다 내렸다 하면서 파워를 조절하는데 변화되는 파워의 양은 곧바로 엔진/로터 회전계기와 엔진오일 압력/온도계, 트란스밋션 오일 압력/온도계 및 연료흐름을 나타내는 Fuel Flow 계기에 나타나지만 실제 엔진의 힘은 몇 초 후에 나타납니다. 자동차도 악셀레이터를 갑자기 밟았을 때 엔진회전수는 증가하지만 그 힘이 곧바로 나오지 않는 것 처럼 말이지요.
헬기가 떠올라 있는 상태에서 특히 제자리비행을 하고 있는 상태라면 더더욱 조그마한 고도변화 - 수십센티미터의 변화 - 를 궁뎅이로 느낄 수 있어야 합니다. ^^ 그런데 이게 왕초보때 쉽게 느껴지는게 아니거든요. 교관님들의 강렬한 눈빛과 음성에서 주눅들어버린 훈련생 입장에서 훈련비행 3일차에 궁뎅이 감각이 절대 느껴지지 않지요. 오직 믿을 수 있는건 계기(Instrument) 뿐인데 이것조차도 엔진/로터 알피엠 계기만 겨우 눈에 들어온답니다.
자세계(Attitude Indicator)란 놈도 지면위에서 하버링할 때는 큰 도움이 못되죠. 하지만 궁뎅이 감각이 안느껴지니께 고놈만 쳐다보고 있으니 실제로 헬기가 어데로 흐르는지, 대가리가 숙여지는지 하늘을 쳐다보는지 느끼지를 못합니다. 기수가 숙여지면 사이클릭을 냅다 땡겨버리고, 사이클릭을 당겨버린만큼 헬기는 붕 떠버리니까 고도를 내린다고 컬렉티브를 확 내려버립니다. 컬렉티브를 확 내리면 메인로터 토크가 감소하니 기수는 왼쪽으로 돌죠. 그럼 오른쪽 페달 밀어서 기수를 맞춰야 하구. 계속 이렇게 사이클릭, 컬렉티브, 페달을 쓰는 양이 많아지니께 계기상에 나타나지 않은 잠재되어 있는 힘(Potential Energy)이 수 초 뒤에 나타나니 헬기는 제자리 비행을 하면서 춤을 출 수 밖에요. 왕초보때 진자운동에 대해 참 많은 생각을 하게 됩니다. 이 글 보면서 저도 웃을 수 밖에 없는군요 ~ ^^
2009. 8.15.토 헬기조종사 휴이(huey)
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