비행사의 다이어리

비행기의 세로안정성은 비행기의 가로축(Lateral axis)을 중심으로 하는 PITCHING 운동에 대한 안정성을 말합니다. 따라서 세로안정성이 불안정하게 되면 비행기는 갑작스러운 자세변화에 대해 강하 또는 상승과 같은 지속적인 PITCHING 운동을 하려는 경향을 가지며, 앞서 불안정 상태에 놓인 물체의 움직임에서 보았듯이(글 "비행기의 안정성" 참고), 계속해서 변화율이 증가하는 방향으로 움직이게 됩니다. 이는 비행기를 극단적인 강하 또는 상승 상태에 빠트릴수 있으며 실속(stall)으로 연결되기도 합니다. 왜 PITCHING 운동을 하게 되는가? 비행기의 PITCHING 운동은, 앞서 '비행기의 운동과 모멘트'에서 살펴보았듯이, 시소가 움직이는 원리와 같습니다. 위 그림에서 묘사되어 있는 것처럼 ..

비행기의 안정성에 대해 논하기 전에 먼저 '안정성'이라는 단어의 개념을 확실히 알고가야 할 필요가 있습니다. 안정성(安定性) 이란? 안정성(安定性)은 '복원력'과 관련이 있습니다. 복원력이란 물체가 원래상태로 돌아가려는 성질을 말하며 선박과 항공기의 복원력은 모멘트의 형태로 나타나게 됩니다. 상태에 변화가 생기면 다시 원래대로 되돌아가려는 모멘트가 나타나게 되는것이지요. 따라서 이러한 모멘트의 작용을 통해 비행기는 외력에 의해 힘의 평형이 깨져서 순간적으로 원하지 않는 방향으로 움직이게 되더라도 다시 원래 움직이던 방향으로 돌아오게 됩니다. 여기서 우리는 안전성(安全性)과 혼동하지 말아야 합니다. 안전성(safety)은 위험이 없는 상태를 나타내는 성질입니다. 원래상태를 유지하려는 성질인 안정성(stab..

PITCHING, ROLLING, YAWING 비행기의 운동을 공부하기에 앞서, 흔히 볼 수 있는 소형 비행기(?)의 기동 영상을 한번 보고 갑시다. 비행기의 운동은 기본적으로 3차원을 구성하는 3축(xyz)에 대하여 PITCHING, ROLLING, YAWING 이라는 세가지 요소로 나누어 집니다. PITCHING 은 비행기의 한 쪽 날개 끝에서 반대 쪽 날개 끝 방향으로 가로 지르는 가로축(Lateral axis, x)을 중심으로 회전하는 운동이며, ROLLING 은 비행기의 기수와 꼬리를 관통하는 기축선, 또는 세로축(Longitudinal axis, y)을 중심으로 하는 회전 운동입니다. 마지막으로 YAWING 은 비행기 수직축(Vertical axis, z)을 중심으로 하는 회전 운동입니다. 따..

'양항비'는 말 그대로 비행할때 발생하는 '양력'과 '항력'의 비율 이다. 항공기가 중력에 대항하여 공중에 뜨기 위해서는 '양력'이 필요하다. 이러한 양력은 항공기의 날개를 통해 두가지 방법으로 얻을 수 있는데 하나는 '속도(SPEED)' 이며 다른 하나는 '받음각(AOA)'이다. 그리고 떠있는 항공기가 앞으로 나아가면 '항력'이 발생하게 된다. 이러한 '항력'은 크게 '유해항력'과 '유도항력'으로 나뉘는데, 항공기의 속도는 '유해 항력'(PARASITE DRAG)'을 발생시키고, 항공기의 받음각은 '유도 항력'(INDUCED DRAG)'을 발생시킨다. 따라서 항공기가 저속으로 비행 중 일때는 유해항력이 약하게 발생하고, 대신 동일한 양력을 유지하기 위해 큰 받음각을 유지해야 하므로 '유도항력'이 강하게..

먼저 들어가기 전에 지면효과(Ground Effect)를 아래 영상을 통해 한번 진하게 느껴봅시다~. 위 영상을 보면 글라이더가 지면에 가까워지니 계속 떠있으려고 하지 도무지 내려가질 않습니다. 이처럼 지면효과는 기본적으로 비행기가 지면에 가까이 다가 갈 수록 떠 있으려고 하는 성질이 있습니다. 마치 보이지 않는 에어쿠션(air cushion)이 날개와 지면사이에 있는 것 같습니다. 그렇다면 왜 이런 현상이 나타나는 것일까요? 이 현상을 이해하기 위해서는 이번에도 역시 'Wing tip vortex'를 짚고 넘어가지 않을 수 없습니다. 지면간섭과 Wing tip vortex 위 그림에 나타나 있는 것 처럼 지면에 가깝게 비행을 하게되면 비행기 주변의 공기의 흐름은 지면에 제약을 받게 됩니다. 그래서 날개..

그럼, 지금부터는 Wake turbulence 가 다른 항공기, 특히 소형 항공기에게 어떻게 영향을 줄 수 있는지에 대해 살펴보겠습니다. Wake turbulence, 그리고 Induced Roll Wake turbulence 에 의한 가장 일반적인 위협은 바로 'Induced Roll' 을 야기하는 것입니다. 그것은 Wake turbulence가 회전하는 원통형 와류의 형태를 가지고 있기 때문입니다. 위 그림과 같이 이 회전하는 원통형 와류에 항공기 Roll을 조종하는 Aileron 이 같이 같혀 버리면 Induced Roll 를 막는데 애로사항이 꽃피게 됩니다. 그리고 이러한 Induced Roll 를 막는데 실패하면 비행기가 뒤집어 질 수도 있습니다. 그래서 날개길이가 상대적으로 짧은 소형기가 이 ..

비행기가 비행 중일 때 날개에서는 'Wake turbulence'라는 소용돌이 난류를 만들어 냅니다. 그리고 이 소용돌이 난류는 작은 비행기에서 만들어 지는 경우는 큰 문제가 없지만 대형 비행기에서 만들어질 때에는 여러가지 문제를 일으키기도 합니다. 이번 글에는 이러한 'Wake turbulence의 특징'에 대해 다룰 텐데요, 그 전에 먼저 'Wing tip vortex'에 대해 다시 살펴보는 시간을 갖겠습니다. 왜냐하면 Wake turbulence가 결국은 Wing tip vortex(pl.vortices)라고 보아도 무방하기 때문이죠. 앞서 우리는 '양력의 3차원적 문제'에 관한 글에서 Wing tip vortex에 대해서 살펴 보았습니다. Wing tip vortex 현상은 날개 윗면과 아랫면의 ..

저번 글에서는 힘과 일을 구분하고 일률을 통해 최대체공속도가 어떻게 정해지게 되는지 살펴보았습니다. 이번 글 역시 저번 글에서 다루었던 내용을 이어나가 힘과 일률의 구분을 통해 Vx(Best Angle of Climb Speed)와 Vy(Best Rate of Climb Speed)가 어떻게 정해지는지 간략히 살펴보도록 하겠습니다. Vx - Best Angle of Climb Vx 는 상승비행시 가장 큰 각도로 상승할 수 있는 상승속도를 말합니다. 상승시 Vx 를 유지하면 가장 큰 상승각으로 상승하기 때문에 비행기가 수평면상에서 전진할때 상승률(FPM)과 상관없이 가장 높은 고도를 얻을 수 있습니다. 그리고 이러한 상승각에 영향을 미치는 요소는 비행기의 '추력' 입니다. 한편, 상승각이 커질수록 중력이 ..

퍼텐셜 에너지(Potential Energy) 앞글에서 살펴보았듯이 비행기는 유도항력과 유해항력의 합, 즉 비행기에 걸리는 전체항력이 제일 작아지게 될 때 최대 활공거리를 얻을 수 있습니다. 그리고 그 때가 바로 양항비(L/D)가 최대(MAX)가 되는 최대활공속도(Best glide speed)로 활공할 때 였습니다. 왜냐하면 '고도'라는 한정된 퍼텐셜(위치) 에너지가 운동에너지로 바뀔때 항력에 의한 손실이 가장 적기 때문이지요. 이렇게 '고도'라는 퍼텐셜 에너지는 비행기가 고도 강하를 통해 운동에너지로 전환할 수 있습니다. 한편, 이러한 고도 말고도 비행기가 운동에너지로 전환하여 사용할 수 있는 또 다른 퍼텐셜 에너지가 있습니다. 바로 비행기의 '연료' 입니다. 화학에너지인 연료 역시 엔진에서 열에너지..