항공기 조종은 어떻게 할까? - Flap의 종류(6)

Flap의 종류

1. Plain Flap
   1. 가장 단순한 형태로써 Wing의 Trailing Edge에 장착된 Flap 전체가 아래로 내려가면서 Camber 증가시켜 양력을 증가하는 효과를 가져온다.

      

      출처 : CAE Oxford Aviation Academy - Principles of Flight

2. Split Flap
   1. Split이라는 말에서 유추할 수 있듯이 Trailing Edge의 아래쪽 일부분이 아래로 내려오는 형태이다.
   2. 양력 증가의 양은 Low Angle of Attack에서는 Plain Flap과 비슷하며 High Angle of Attack에서는 Plain Flap보다 약간 더 양력이 증가한다.
   3. 하지만 항력은 Plain Flap보다 훨씬 더 많이 발생한다. 그 이유는 Split Flap의 뒤쪽 공기흐름에  더 많은 Turbulence가 발생하기 때문이다.

      

      출처 : CAE Oxford Aviation Academy - Principles of Flight

3. Slotted Flap
   1. Flap이 Extend 되면 Wing과 Flap 사이 Slot이 생기는 형태를 가지고 있다. 이 Slot를 통해 아래쪽의 고압 공기가 위쪽으로 흘러가게 된다. 이 흐름에 의해 위쪽 공기의 Seperation(박리)를 지연시켜주는 효과가 있는데 이것이 중요한 이유는 공기의 Seperation이 발생하게 되면 양력이 감소되기 때문에 Seperation을 지연시켜주는 것은 양력 증가와 항력 감소에 큰 효과가 있다.
   2. 또한 Plain 과 Split Flap보다 더 많은 CL Max(양력 계수)를 증가시키고 Drag는 덜 발생하게 한다.

      

      출처 : CAE Oxford Aviation Academy - Principles of Flight

4. Fowler Flap
   1. Wing의 아랫면이 뒤쪽으로 쭈욱 나오는 형태를 가지고 있다. Fowler Flap은 다른 Flap 과는 다르게 CL Max도 크게 하지만 Wing 면적도 크게 만들어 훨씬 더 큰 양력 증가 효과를 가져온다.
   2. 또한 현대 대형 항공기들은 위 Slotted Type과 결합하여 Slotted Fowler Flap을 많이 사용하는데 Fowler Flap의 가장 큰 양력 증가 효과와 Slot을 이용한 항력 감소의 이점을 모두 얻을 수 있다.

      

      출처 : CAE Oxford Aviation Academy - Principles of Flight

Flap 종류에 따른 CL 증가량

1. 아래 그래프를 보면 알 수 있듯이 모든 Flap을 Extend할 경우 Basic(Flap을 Extend 하지 않은 상태)보다 CL이 증가하는 것을 알 수 있다.

   

   출처 : CAE Oxford Aviation Academy - Principles of Flight

2. Fowler > Slotted > Split = Plain 순으로 CL의 증가된다.

Flap Extend 정도에 따른 양력과 항력 증가 비교

1. 양력 증가 비교
   1. 이전에도 언급하였지만 Flap의 Extend를 많이 할수록 양력이 증가한다고 했다. 그래프를 보면 아시겠지만 0~5 사이 CL이 급격히 증가하고 5~10은 증가는 하지만 0~5만큼 기울기가 가파르진 않다. 10을 넘어가면 오히려 마이너스가 발생한다는 것을 알 수 있다.

      

      출처 : CAE Oxford Aviation Academy - Principles of Flight

2. 항력 증가 비교
   1. 항력은 양력 증가와 반대이다. 0~5사이는 약간 증가하지만 5~10에서는 급격히 기울기가 가팔라지는 것을 알 수 있다.

      

      출처 : CAE Oxford Aviation Academy - Principles of Flight

3. 위 두 개의 그래프에서 알 수 있는 것은 0~5 Flap Angle에서는 양력은 최대 증가와 항력의 최소 증가가 된다는 것이고 최대 양력과 최소 항력이 필요한 비행 구간은 Takeoff 시점이 되겠다. 그렇기 때문에 Takeoff 시에는 Full Extend를 하지 않고 약간만 Extend 한 후 Takeoff를 한다.