항공기 조종은 어떻게 할까? - Flap이란(4)

Flap이란

1. Secondary Flight Control
   1. Flap
   2. Spoiler
   3. Trailing Edge Device
2. 플랩(Flap)
   1. 지금까지는 Primary Flight Control(항공기의 3축에 대해 직접적으로 Flight Control에 관여하는 것)에 대해 알아보았다. 직접적이진 않지만 항공기가 비행할 때 도움을 주며 간접적으로 조종에 관여하는 것들이 있다. Flap, Spoiler, Trailing Edge Device, Trim 등이 있는데 이런 것들을 Secondary Flight Control이라고 한다. 그중에서도 이번에는 Flap에 대해 알아보자.
   2. 먼저 Flap은 두 가지 Position이 존재한다. Flap을 Extend(Deflect) 한다는 건 날개로부터 Flap이 아래로 쭈욱 나온 형태 말하고 Flap Neutral 상태는 Flap이 올라가 있는 상태를 말한다. Full Extend와 Neutral 사이인 중간 정도 위치에도 Flap을 둘 수 있는데 항공기 기종별로 조작법은 상이하다.

      

      출처 : Jeppesen JAA ATPL - Principles of Flight

   3. Flap을 Extend 하는 가장 궁극적인 목적은 양력을 증가시키는 것이다. 그래서 Flap을 고 양력장치라고 한다. 양력을 증가시켜야 할 때가 언제인지 생각해 보자. 양력 공식을 배웠으니 잠깐 가져오면 양력은 속도의 제곱에 비례한다고 했다. 그 말은 속도에 증감 속에 양력은 영향을 많이 받는다. 빠른 속도로 비행하는 순항 중에서는 충분한 양력이 발생한다. 하지만 예를 들어 이륙, 착륙할 때 낮은 속도에서도 비행할 경우 충분한 양력이 발생되지 못한다.

      

      출처 : Jeppesen JAA ATPL - Performance

   4. 이륙할 때를 떠올려보자. 항공기가 활주로 위에서 Power를 Full로 넣으면 서서히 항공기가 움직이며 가속하고 충분한 양력이 발생하면 항공기는 하늘로 떠오른다. 이때 항공기가 가속이 빨리 되면 상관없지만 가속이 느리면 충분히 가속이 될 때까지 항공기는 활주로를 달려야 한다. 이 말은 더 긴 활주로가 필요하다는 것을 의미한다. 활주로가 무한대로 길면 좋지만 활주로는 한정되어 있다. 이때 Flap을 Extend 하여 양력을 더 많이 발생시키게 되면 활주거리가 짧아지는 효과를 얻게 된다.

      

      출처 : Jeppesen JAA ATPL - Performance

   5. 이번에는 착륙할 때를 떠올려보자. 착륙할 때 항공기는 속도를 줄이고 천천히 공항에 접근하여 활주로에 착륙한다. 그 이유는 착륙에 필요한 활주로 길이는 줄이기 위해서다. 항공기 속도가 빠를 때를 생각해 보자. 빠른 속도로 온 항공기가 착륙을 위해 활주로에 접지(항공기 Tire가 활주로에 닿을 때)를 했다. 이제 항공기는 활주로 위를 달리면서 멈추기 위해 브레이크를 이용하여 제동을 시작할 것이다. 속도가 빠르니 제동거리가 늘어날 것이고 더 긴 활주로가 필요할 것이다. 만약 항공기의 접근 속도(Approach Speed)를 작게 할 수 있다면 착륙에 필요한 활주거리를 줄일 수 있다. 하지만 속도가 작아지면 양력이 작아지니 Flap을 Extend 하여 작아진 양력을 보상해 주는 것이다.
   6. Flap은 날개의 Camber를 증가시켜 CL(양력 계수)을 커지게 만든다. 양력 공식 중 CL이 커지면 양력이 커지게 된다. 아래 그래프는 동일한 AOA에서 Flap을 Extend 하였을 때 커지는 CL을 그래프화 한 것이다. Flap의 종류에 따라 Camber뿐만 아니라 날개의 면적을 커지게 하여 양력을 증가시키는 Flap도 있다. Flap의 종류에 대해서는 다음에 자세히 다루도록 하자.

      

      출처 : Jeppesen JAA ATPL - Principles of Flight

   7. 한번 비행을 하면 Flap 조작은 항상 한다고 보면 된다. 비행을 하면서 Flap을 올렸다 내렸다 하면 항공기 Pitch가 늘리거나 떨어지는 현상을 경험하게 된다. 이 부분은 Flap을 Extend 하게 되면 CP(Center of Pressure)의 위치가 바뀌게 되고 CG와 CP의 거리가 변하면서 Pitching Moment 변화로 Pitch가 들렸다가 내렸다가 하는 것이다. 이 부분에 대해서는 다음에 같이 다루자.