헬리콥터는 수직 이착륙(VTOL : vertical take-off and landing)이 가능한 항공기의 유형이다.
헬리콥터란?
헬리콥터는 수직 이착륙(VTOL)이 가능한 항공기의 일종으로 활주로나 전진 이동 없이 수직으로 이착륙할 수 있다.
- 헬리콥터의 주요 특징은 로터 시스템이다.
로터는 중앙 돛대 또는 허브 주위를 회전하는 대형 수평 블레이드로 구성된다. 이 블레이드는 회전할 때 블레이드의 윗면과 아랫면 사이에 공기압의 차이를 만들어 양력을 발생시킨다. 로터 블레이드를 전체적으로 또는 개별적으로 기울임으로써 조종사는 헬리콥터의 방향과 리프트를 제어할 수 있다.
로터 블레이드는 일반적으로 헬리콥터 본체에 위치한 하나 이상의 엔진에 의해 구동된다. 엔진은 엔진의 동력을 로터 블레이드로 전달하는 복잡한 변속기 시스템을 통해 로터에 동력을 공급한다.
변속기 시스템은 로터 블레이드가 다양한 속도로 회전할 수 있도록 하고 자동 회전(엔진 고장 시 안전 기능) 및 조종 제어와 같은 다른 중요한 기능을 가능하게 한다.
- 헬리콥터의 움직임을 제어하기 위해 다양한 다른 구성 요소가 장착되어 있다.
여기에는 메인 로터에서 발생하는 토크를 상쇄하고 헬리콥터가 반대 방향으로 회전하는 것을 방지하는 테일 로터가 있다. 테일 로터의 피치를 조정하여 조종사는 헬리콥터의 회전을 제어할 수 있다.
- 헬리콥터에는 순환 제어와 집합 제어 기능이 있다.
사이클릭 컨트롤(cyclic control)이라고 하는 순환 제어는 일반적으로 조종사의 다리 사이에 있는 스틱이며 로터 디스크를 원하는 방향으로 기울이는 데 사용되어 헬리콥터가 앞으로, 뒤로, 옆으로는 물론 대각선으로 이동할 수 있다.
집합 제어는 일반적으로 조종석 왼쪽에 있는 레버로 모든 로터 블레이드의 피치를 동시에 조정하여 로터에서 발생하는 전체 양력을 제어한다.
헬리콥터는 한 곳에서 맴돌 수 있고, 앞으로, 뒤로, 옆으로 비행할 수 있으며 수직 상승 및 수직 하강과 같은 복잡한 기동도 수행할 수 있다.
고정익 항공기가 운항할 수 없는 제한적이거나 외딴 지역에 접근할 수 있다는 장점이 있어 군사 작전, 응급 의료 서비스, 수색 / 구조 임무, 수송, 공중 소방, 레크리에이션 목적 등 다양한 응용 분야에 유용하다.
다양한 유형과 크기의 헬리콥터가 있으며 각각 특정 설계 특성과 기능이 있다. 일부 헬리콥터는 큰 화물을 운반할 수 있는 중형 헬리콥터와 같이 특정 목적을 위해 설계되었으며 다른 헬리콥터는 속도나 기동성에 최적화되어 있다.
헬리콥터의 필수적인 구성요소가 수행하는 역할
헬리콥터는 제어 비행을 달성하기 위해 메인 로터, 테일 로터, 수평 안정 장치(테일 윙이라고도 함.)를 포함하여 다양한 구성 요소의 조합에 의존하는 독특한 항공기이다.
▶ 메인 로터(중앙 프로펠러) : 메인 로터는 비행기의 날개와 유사한 양력을 발생시키는 역할을 한다. 공기를 통해 회전하여 양력을 생성하는 여러 개의 회전 블레이드로 구성된다. 메인 로터는 헬리콥터가 중력을 극복하고 상향 추력을 생성하여 수직으로 비행할 수 있도록 한다.
▶ 테일 로터(꼬리 프로펠러) : 헬리콥터 후면에 위치한 테일 로터는 반토크 또는 회전 제어를 하는 역할을 한다. 메인 로터의 회전에 의해 생성된 토크에 대응하여 헬리콥터가 반대 방향으로 제어할 수 없이 회전하는 것을 방지한다. 테일 로터 블레이드의 피치를 변경함으로써 조종사는 회전을 제어하고 안정적인 비행을 유지할 수 있다.
▶ 수평 안정 장치(꼬리 날개) : 꼬리 날개 또는 꼬리 블레이드라고 하는 수평 안정 장치는 헬리콥터의 안정성에 기여한다. 이 날개는 헬리콥터 후면 끝에 위치하며 전진 비행 중에 추가적인 안정성과 제어를 하는 역할을 한다. 메인 로터의 양력으로 인해 발생하는 기수 하강 경향에 대응하고 헬리콥터의 원하는 자세와 균형을 유지하는 데 도움이 된다.
헬리콥터는 꼬리에 있는 날개, 프로펠러 없이는 날 수 없을까?
헬리콥터가 꼬리 날개(수평 안정 장치)와 테일 로터(꼬리 프로펠러)가 없이 이륙하는 것이 기술적으로 가능할 수 있지만 불안정해지고 제어하기 어려워질 것이다.
꼬리 날개(수평 안정 장치)와 테일 로터(꼬리 프로펠러)가 없으면 안정성 손실, 제어 권한 감소, 효과적인 회전 제어 부족으로 이어질 수 있다. 이러한 요소는 헬리콥터의 안전과 제어 가능성을 크게 손상시켜 꼬리 날개 없이 지속적인 비행을 비실용적이고 위험하게 만든다.
▶ 안정성 : 꼬리 날개(수평 안정 장치)와 테일 로터(꼬리 프로펠러)가 없기 때문에 헬리콥터는 특히 전방 비행 중에 매우 불안정해진다. 헬리콥터의 기수는 아래로 기울어지는 경향이 있어 제어할 수 없는 기수가 아래로 향하게 된다. 이러한 안정성 부족은 조종사가 통제력을 유지하고 통제된 방식으로 헬리콥터를 계속 비행시키는 것을 극도로 어렵게 만들 것이다.
▶ 제어 : 꼬리 날개는 특히 기동 중에 헬리콥터의 자세를 제어하는 데 중요한 역할을 한다. 조종사가 헬리콥터를 정확하게 조종할 수 있도록 원하는 피치 및 롤 각도를 유지하는 데 도움이 된다. 꼬리 날개가 없으면 헬리콥터의 기동성이 심각하게 손상되어 정확한 제어가 거의 불가능하다.
▶ 회전 컨트롤 : 테일 로터가 없으면 회전 컨트롤이 크게 손실된다. 회전 컨트롤은 메인 로터의 회전에 의해 생성된 토크에 대응하고 헬리콥터가 안정적인 방향을 유지하도록 하는 데 중요한 역할을 한다. 테일 로터가 없으면 토크가 방해받지 않고 헬리콥터가 메인 로터와 반대 방향으로 제어할 수 없이 회전하게 된다.
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