항공기 조종은 어떻게 할까? - Flight Control(1)

항공기의 3축과 Flight Control

1. 목차
   1. Pitching
      1. Elevator
      2. Stabilator
   2. Yawing
      1. Rudder
   3. Rolling
      1. Aileron
2. Pitching
   1. Elevator

      

      출처 : Jeppesen JAA ATPL - Principles of Flight

      1. 항공기의 가로축을 중심으로 기수가 위아래로 운동하는 것을 Pitching이라고 한다. 가로축이라는 용어가 어렵다면 손가락으로 양쪽 날개 끝을 잡고 기수를 위로 아래로 움직이게 한다고 생각하면 된다.
      2. Pitching을 Control 하는 조종면은 Elevator이다. 꼬리날개에 장착되어 Pitching을 Control 한다. Elevator가 아래로 내려가면 Chord line과 Relative Wind 사이 각이 생기게 된다. 다시 말해 Elevator를 내림으로써 AOA를 형성한다. 위로 양력이 발생하게 되고 꼬리 날개가 들리게 된다. 그러면 가로축을 기준으로 꼬리날개가 들리면 기수는 아래로 향하게 된다. 다시 말해, Elevator가 내려가면 Pitch Down이 된다.
   2. Stabilator

      

      출처 : Jeppesen JAA ATPL - Principles of Flight

      1. Horizontal Stabilizer와 Elevator가 합쳐진 형태를 Stabilitor라고 한다. Stabilator가 Elevator보다 Pitching Moment를 더 많이 발생시키기 때문에 조금만 조작을 하여도 과도한 Pitching이 발생할 수 있다.
      2. 이렇게 Stabilator의 과도한 조작을 방지하기 위해 Stabilator에는 통상 Anti-Servo Tab이라는 것을 장착하여 과도한 조작을 방지한다. Tab의 종류와 작동 윈리에 대해서는 다음에 자세히 다루도록 하자.

         

         출처 : https://www.boldmethod.com/

3. Yawing
   1. Rudder

      

      출처 : Jeppesen JAA ATPL - Principles of Flight

      1. 항공기의 수직축을 기준으로 기수가 좌우로 움직이는 운동을 말한다. 작동원리는 Elevator와 동일하다. 꼬리날개에 수직으로 장착된 Rudder가 왼쪽으로 움직이면 AOA가 생기게 된다. 이때 Lift는 오른쪽으로 발생하게 되고 꼬리날개가 오른쪽으로 움직이게 되면 수직축을 기준으로 하기 때문에 기수는 왼쪽으로 움직이게 된다. 다시 정리하면, Rudder가 왼쪽으로 움직이면 기수도 왼쪽으로 움직인다.
4. Rolling
   1. Aileron

      

      출처 : Jeppesen JAA ATPL - Principles of Flight

      1. 항공기의 세로축을 기준으로 회전하는 운동을 말한다. 작동원리는 날개 끝 양쪽에 Aileron이 장착되어 있다. 요크를 좌측으로 기울이면 왼쪽 날개에 있는 Aileron은 위로 올라가고 오른쪽 날개에 있는 Aileron은 아래로 내려간다. 이렇게 되면 오른쪽 날개가 왼쪽보다 AOA가 커지게 되고 Lift 양이 차이가 나게 된다. 오른쪽 날개의 Lift가 더 크기 때문에 세로축을 기준으로 항공기 왼쪽은 내려가고 오른쪽은 올라오면서 회전하게 된다.
   2. 여기서 짚고 넘어갈 부분이 있다. 오른쪽 날개에 Lift가 더 많이 발생하면 Lift의 부산물인 Induced Drag가 커지게 된다. 대신 왼쪽 날개는 오른쪽 날개보다 Profile Drag가 커진다. 양쪽 모두 동일한 양의 Drag가 발생해 주면 좋겠지만 모든 속도에서 두 개의 Drag 양이 같을 수 없다. 그래서 Rolling이 발생하는 양쪽 날개의 속도 차이에 의해 속도가 작은 날개 쪽으로 Yawing을 동반하게 되는데 이 부분은 다음에 다뤄보도록 하자.