CHAPTER 12.. THE TURN

 

비행의 4가지 기본4 조작인 Turn, Straight & level flight, Glide, Climb 에 대해서 알아보자


선회(turn)는 러더에 의해서 되는 것이 아니다. 위의 움직이는 그림은 러더만 사용해서 yaw가 생기고 skidding하는 것을 보여주고 있다. 계속하여 러더를 사용하면 왼쪽날개가 들리면서 약간 오른쪽으로 선회하긴 하지만 yaw는 땅쪽을 향하고 뱅크는 더 깊어지면서 skidding하고 이것이 계속 악화 반복되면서 45도 정도 bank가 되면 corkscrew dive하게된다. 그런데 이때 조종사가 nose up 하기 위해 조종간을 당기면? - 스톨(stall)에 빠진다.

조종간( elevator )은 "up" control이 아니다! [How And Why Does An Airplane Turn?]



 

조종간을 한쪽으로 기울여 뱅크를 주고 적당히 조종간의 back pressure를 유지함으로써 선회를 한다. 비행기가 똑바로 갈 때에는 lift가 수직으로 작용하지만 뱅크를 주면 lift는 옆으로 작용하여 sliding하게 된다. 하지만 이것 때문에 선회를 하는 것이 아니라 tail의 weathervaning 때문에 turn을 한다.

그림부분을 다시 설명하면 비행기가 sliding 하기 시작하면 tail에 작용하는 상대풍 때문에 선회를 하지만 위 그림처럼 한참 sliding 한 다음에 일어나는 것이 아니고 smooth 하게 turn을 한다.

(위의 움직이는 그림은 상당히 과장된 것임.)

 

[Why "Back Pressure" In A Turn?]

부드러운 level turn을 위해서는 뱅크에 비례하는 조종간의 back pressure가 필요하다. 만일 조종간의 back pressure를 주지 않고 bank를 주어 선회를 하려하면 lift가 감소하여 먼저 nose down 되고 이후 속도를 회복하여 downward spiral turn이 된다.

따라서 Level turn을 하려면 lift를 유지하기 위해 받음각을 약간 높이 유지해야 하므로 조종간의 back pressure가 필수이며 뱅크가 깊어지면 back pressure도 커져야 한다.

 

[A Problem In Coordination]

Back pressure를 줄 때에는 선회하기 위해 뱅크를 주면서 동시에 점차적 back pressure를 주어야 한다(Gradually, coordinated). 그 기준은 시각(Visual impression)에 의한다.

수평선(horizon)을 기준으로 판단을 하는데 steep turn때에는 비행기가 수평선보다 약간 높게 보이는 것이 정상이다(high angle of attack 때문). 그 이외에 Nose의 skyward 혹은 earthward sense나 stick 의 heaviness등으로 판단하기도 한다(rough estimation).

 

[Errors And Corrections] 비행기의 level turn을 제대로 유지하는 것은 러더가 아니라 조종간의 back pressure이다. 선회중에 비행기가 상승하면 back pressure가 큰 것이고 하강하면 back pressure가 작은 것이다. Back pressure가 작으면 wing force가 감소하여 선회가 잘 안되고 slip 하게 되는데 이때 러더를 쓰는 것이 아니라 back pressure를 증가 시켜야 한다. Steep bank 때 충분히 back pressure를 주었다고 생각하는데도 하강하면 back pressue를 더 주어야 하지만 스톨의 위험이 있으므로 이때에는 뱅크를 줄여주어야 한다.

ㆍRudder의 역할은?--없다!

 

[The Laws Of The Turn]

비행기의 속도가 2배로 증가하면 회전반경은 4배로 커지는데 속도가 빠르다고 해서 g가 증가하는 것이 아니라 뱅크의 깊이에 따라 g load 가 증가한다. 또한 선회 시에는 글라이더와 같이 좁고 긴 날개가 항력이 덜 걸린다. 선회시에 복엽기같은 경우는 바로 steep bank에 들어갈 수 있지만 wing span이 긴 경우에는 처음에는 천천히 bank에 들어가기 때문에 글라이더 같은 경우는 그 효과가 커서 steep bank 했을 때 즉시 완전한 원을 그리면서 선회하기가 어렵다.

좌우 turn 뿐만 아니라 위쪽으로의 선회에서도 비행기의 속도에 따라 선회반경이 제곱배로 커지며 nose down 때도 스톨이 걸릴 수 있다.

--- loop의 끝 부분이나 비행기가 하강하여 속도를 얻은 후에 stick을 당겨서 level을 유지하면서 좌우 turn을 하려고 시도할 때 angle of attack 이 갑자기 커지면서 스톨에 빠질 수 있다. 아래 그림이 그 예를 보여주고 있다.



속도가 2배 빠른 비행기는 flare시에도 4배 뒤에서, 4배 높이에서 시작해야하며 성능이 좋은 비행기들은 대개 무겁기 때문에 글라이딩 시에 속도가 빨라야 한다. 가벼운 비행기는 조종사가 지켜보다가 교정을 하면 되지만 무겁고 성능좋은 비행기는 끊임없이 미리미리 교정해 주어야한다.

 

[The Use Of The Rudder In Turn]

러더의 사용은 선회 시에 adverse yaw를 방지하기 위함이며 이 목적 이외에는 없다. 선회 시에 받음각이 증가하게 되는데 이 때 adverse yaw가 더 커지게 된다.

아래의 그림은 damping effect 때문에 빠른 선회가 힘들 때 rudder(오른쪽)를 사용하면 선회하는데 도움이 되는 것을 보여주는데 비행기 길이가 아주 길고(약 1마일 정도) 선회반경이 짧은 45도 뱅크라고 가정했을 때 그림인데 실제에서도 이와 다르지 않다.

 

 

 

 

글라이더같이 느리고 긴(날개도) 비행기는 뱅크를 주어 선회를 할 때 선회하는 바깥쪽 날개의 속도가 빠르고 항력이 많이 생기므로 overbanking tendency가 생기면서 동시에 금방 선회가 안되고 똑바로 가려고 하는 경향이 생긴다. 이때 bottom rudder를 사용하여 선회에 도움을 준다.

(Overbanking tendency 때 조종간을 반대로 움직이고 이 때문에 adverse yaw가 선회하려는 쪽으로 생기므로 러더를 사용하지 않고도 선회가 잘된다라고 했다가 오히려 top rudder를 써야 한다고 했다가 damping effect를 거론하다가 이것저것 다 설명하고 있어서 헷갈리지만 선회시 러더의 사용에 대해서는 이 정도로만 알아두면 될 것 같음.)

 

ㆍ선회 시 문제가 있을 때: Stick forward!

 

비행 중 문제는 주로 선회 시에 생긴다. 어느 정도의 high angle of attack을 유지해야 하지만 선회시의 문제발생은 high angle of attack 때문에 생긴다. 조종간을 앞으로 완전히 밀어내라는 것이 아니고 forward pressure를 느낄 수 있을 정도로! Stick을 밀면 angle of attack이 감소하면서 선회가 줄고 마치 side slip 하는 것처럼 될수도 있다. 그러나 side slip은 아주 나쁘지는 않고 문제 해결을 위한 방법으로 사용할 수 있다.

Steep turn 시 nose down 되면 조종사가top rudder를 이용하여 nose up 하려는 생각을 할 수 있다(비행기가 옆으로 누웠으므로 러더가 엘리베이터(elevator)역할을 한다고 생각). 그러나 nose down 의 이유는 조종간을 의도적으로 앞으로 밀었거나 이미 스톨에 빠졌거나 이다.
속도가 빠를 때 조종간을 당겨서 nose up을 시도하면 g load 증가로 기체가 부셔지거나 high speed에서의 스톨이 된다. 이미 스톨일 때에 러더를 사용하면 스핀이 된다. Nose up 되었을 때 bottom rudder를 사용하여 nose down 하려는 시도는 성공할 수는 있겠지만 좋은 방법이 아니다(spin의 위험 때문).

 

Control을 회복하는 유일한 방법은

☆☆☆ Stick forward! ☆☆☆


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McGraw-Hill 사 출판의 Wolfgang Langerwiesche 의 저서의 내용을 직역한 것은 아니고 그냥 알량한 지식으로 제가 이해하였다고 생각한 내용을 추가, 요약 하였습니다. 혹시 오류가 있거나 그림의 문제가 있다해도 너그럽게 이해해 주시고 지적하여 주시면 감사하겠습니다. 이곳에 대해 언급하실 경우에는 게시판을 이용해 주시기 바랍니다. Chapter 1. 비행기는 어떻게 나는가 비행을 배우는 조종사로서 ...

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CHAPTER 9. THE FLIPPERS AND THE THROTTLE ☆☆☆☆☆ Elevator는 speed control, Throttle은 up & down control ☆☆☆☆☆ 조종간을 어떤 특정한 위치로 놓고 특정한 속도로 비행할 때 파워를 올리면 그 속도로 상승하고 파워를 줄이면 그 속도로 하강한다. 엔진을 끄면 그 속도로 글라이딩한다. 즉, up and down control은 조종간이 아니라 스로틀이다. (상승하기 위해서는 조종간을 위로 당기는 것이 아니라 파워...

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