항공기는 왜 추락할까? - Stall Speed(2)

Stall Speed는 뭘까?

"항공기가 Stall로부터 안전하구나. 그렇지 않구나."라는 것을 판단

1. Stall은 Critical AOA이 초과하면 발생한다고 했다. Critical AOA를 초과할 때의 Speed를 Stall Speed라고 한다. Stall Speed가 중요한 이유는 항공기에 현재 AOA가 몇도 인지 확인 할 수 있는 Indicator가 장착된 항공기도 있지만 없는 항공기도 있다. 그래서 조종사가 조종을 할 때 주로 현재 속도를 기준으로 "항공기가 Stall로부터 안전하구나. 그렇지 않구나."라는 것을 판단한다.
2. Stall에 걸리는 AOA에는 정해져있지만 Stall Speed는 항공기의 외장 상태나 Weight Balance에 따라 변한다. 다시 말해 Stall Speed는 상황에 따라 커지기도 하고 작아지기도 한다. 지금부터 Stall Speed에 영향을 미치는 요인들에 대해 알아보자.

Stall Speed에 영향을 미치는 요인들

1. Weight
   1. 먼저 Weight이다. 항공기가 수평비행을 한다고 가정하자. 수평비행이란 고도의 변화 없이 일정 고도를 유지하며 비행하는 것을 말한다. 수평비행을 하려면 항공기의 무게만큼 Lift가 발생해 주어야 한다. Lift가 적으면 고도는 감소하면 항공기는 하강하게 된다.
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      여기서 CL과 V 말고는 고정이라고 가정하자. CL은 양력 계수로서 AOA가 커지면 증가한다. V는 항공기 속도이다. 다시 말해 수평비행을 하려고 할 때 속도가 줄어들면 AOA를 크게 하여 보상해 주면 된다. 이제 수평비행을 하던 항공기가 속도가 조금씩 줄어든다고 가정해 보자.

      

      출처 : Jeppesen JAA ATPL - Principles of Flight

      속도가 줄어들 때마다 AOA를 증가시켜 보상해 준다. 그러다 보면 계속 AOA를 증가시키게 되고 결국 Critical AOA에 도달하게 될 것이다. 이제 속도가 더 줄어들면 수평비행을 위해 AOA를 증가시켜야 하는데 AOA를 증가시키면 Stall에 걸리게 된다. 다시 말해 지금 속도보다 낮아지면 Stall에 발생하게 되는 것이다. 이것이 Stall Speed이다.
   3. Critcal AOA를 초과할 때의 Speed를 Stall Speed라고 했다. Critical AOA에서 수평비행을 위해 항공기 무게와 동일한 양력을 발생시켜줄 최저 속도라는 것이다.

      

      출처 : Jeppesen JAA ATPL - Principles of Flight

   4. 만약 항공기 무게 증가하면 어떻게 되겠는가? 더 많은 양력이 필요하게 된다. Critical AOA에서 CL Max는 정해져 있다. 더 많은 양력을 위해 우리가 할 수 있는 것은 항공기 속도를 증가시키는 것이다. 다시 말해 항공기 무게가 증가하면 Critical AOA에서 더 많은 양력을 발생시키기 위해 항공기 속도의 증가가 필요하며 결국 Stall Speed가 증가하게 된다. 위 사진처럼 Weight가 적은 항공기의 Stall Speed는 65kt이지만 Weight가 큰 항공기는 70kt이다.
2. Flap
   1. 다시 수평비행하는 항공기를 상상해 보자. 항공기 무게만큼 동일한 양력을 발생시켜주기 위해서는 줄어드는 속도만큼 AOA 르 증가시켜 CL Max 증가시켜 양력을 보상해 주다가 더 이상 AOA를 증가시킬 수 없는 Critical AOA에 도달한다고 했다.

      

      출처 : Jeppesen JAA ATPL - Principles of Flight

   2. 만약 Flap을 사용하여 CL Max를 더 증가시키면 어떻게 될까? 속도는 더 줄어들어도 CL Max가 증가했기 때문에 양력을 충분히 보상해 줄 수 있게 된다. 다시 말해 Flap Extend으로 인해 CL Max 증가 효과는 Stall Speed를 감소시킨다.