항공기는 왜 추락할까? - Stall(1)

항공기는 왜 추락할까?

1. 항공기가 추락하는 이유는 여러 가지가 있을 것이다. 엔진 결함 등 항공기 시스템적인 결함을 제외하면 추락하는 이유는 충분한 양력을 발생시키지 못했기 때문에 추락하는 것이다. 날개가 있고 엔진이 정상인데 왜 충분한 양력을 발생시키지 못하는 것일까?

   

2. 다들 한 번씩 종이비행기를 접어서 날려본 적이 있을 것이다. 종이비행기가 일직선으로 잘 날아가면 좋은데 비행기가 날아가다가 기수가 위로 향해지면 어느 순간 종이비행기는 힘없이 아래로 추락하고 만다. 종이비행기가 추락한 이유는 Critical Angle of Attack을 넘어섰기 때문에 Stall이 발생하여 급격한 양력 감소로 추락한 것이다. 여기서 Critical Angle of Attack, Stall 이 무엇인지 알아보자.

Critical Angle of Attack(Critical AOA)과 Stall은 무엇인가?

1. 항공기 날개의 AOA를 증가시키면서 공기의 흐름을 관찰해보자.
2. 먼저 일반적인 AOA를 상태에서는 윗면 뒤쪽의 Turbulence가 적게 발생하지만 AOA가 증가될수록 Turbulence가 많아지는 것을 알 수 있다. 그러다가 어느 AOA가 넘어가게 되면 공기흐름이 날개 윗면으로부터 떨어져 나가는 현상이 발생된다. 이것을 Separation(박리)이라고 하고 이때의 AOA를 Critical AOA라고 한다. 이 현상을 Stall이라고 한다. 간단하게 말해 Stall은 Critical AOA를 초과하여 급격히 양력이 감소하는 것을 말한다.

   

3. Stall이 일어나면 양력을 급격히 감소하게 되며 항력이 증가한다.

   

Stall이 발생하면 어떤 현상이 일어날까?

1. 먼저 Stall이 발생하기 전에 전조증상이 있다. 조종훈련을 받으면 기본적으로 Stall Recognition에 대해 배우게 된다.
   1. 먼저 Stall Warning Horn이 울린다. 곧 Stall에 들어갈 것 같다고 경고를 주는 System이 항공기에 장착되어 있다. 나중에 알아보겠지만 Stall Speed의 5~10kt 전에 경고를 준다.
   2. 두 번째로 날개가 덜덜 떨리는 것을 느낄 수 있다. Buffeting이라고 하는데 항공기 날개의 공기흐름이 불안정하면서 날개를 진동시키며 발생하게 된다.
   3. 세 번째로 Yoke를 당겨 기수를 더 들려고 해도 어느 순간 들리지 않게 된다. 항공기 속도가 느려지면 Elevator의 효율이 떨어지면서 기수를 당겨도 들리지 않게 되는 것이다.
2. Stall 걸리면 어떻게 해야하나?
   1. Stall에 들어가는 이유는 Critical AOA를 넘었기 때문이다. 그러면 Stall Recovery를 위해서는 기수를 내려 AOA를 감소시켜주면 되는 것이다. 또한 속도를 증가시켜 충분한 양력을 발생시키는 것이 중요하다.

      

   2. 실제 Stall Recovery 훈련을 하게 되면 기수를 들어 Stall에 진입시킨다. Stall에 들어갔을 때 기수를 내리고 엔진 Full Power를 해서 충분한 양력이 발생하면 그때 다시 기수를 들어 수평 비행으로 돌아가게 된다.