MH-47G 치누크 단면도

2012 포스팅 자료실 2012.07.28 09:48

보잉(Boeing) MH-47G Chinook 단면도

 

 

 

출처 : flightglobal.com

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[CH-47] 치누크 헬리콥터 장단점

2012 포스팅 자료실 2012.01.14 22:56
**텐덤 로터(tandem rotor) 장단점**


치누크의 장점 ?

1. 단일 로터 헬기의 동력중 테일로터에 들어가는 동력 비율이 10~20%에 달한다. 다시 말해, 텐덤로테에는 테일로터가 없기 때문에 그 만큼의 동력을 양력발생에 사용할 수 있다.

2. 같은 양력을 발생시킨다면, 텐덤 헬기는 2개의 로터를 사용하기 때문에 단일 로터의 로터크기 보다 작게 설계할 수 있다. 즉, 로터의 크기가 작기때문에 더욱 빠르게 회전할 수 있게 되고 이는 엔진에서 로터에 이르는 감속비가 작아지고 로터의 토크가 작아지게 된다. 결국에 단일 로터에 필요한 것보다 더 적은 기관을 필요로 하기 때문에 구동계통의 무게를 감소시킬 수 있다.

3. 1,2를 통해 텐덤로터는 동력 손실이 적고 기체의 무게가 작기때문에 많은 양의 수화물을 실을 수 있었다. 텐덤 로터의 더욱 큰 장점은 짐을 실을때 무게 중심을 크게 고려하지 않아도 된다는 것이다. 단일 로터의 경우 구동축 부근의 무게 중심에 맞게 적재해야 하지만, 텐덤 로터는 어디에 적재하든 그 부분의 양력을 증대시키기만 하면 되는 것이다.

4. 헬리콥터의 테일로터는 큰 소음과 사고율을 발생시키는 골칫거리이다. 또한 요잉에 있어서 단일 로터의 경우 꼬리를 회전시킬 수 밖에 없지만 텐덤로터는 어느 방법으로든 회전할 수 있기 때문에 조종의 용이성이 있다.

 


치누크의 단점 ???

1. 단일 로터 헬기에서 꼬리날개와 수직꼬리날개는 풍향계 역할을 한다. 바람이 불어오면 자연적으로 헬리콥터는 그 방향을 따라 회전한다. 그렇기 때문에 바람에 대한 조종성을 쉽게 잃지 않는다. 하지만 텐덤 로터 헬기는 이러한 것이 없기 때문에 만일 측면에서 바람이 불어온다 하면 기체의 균형이 흔들리게 된다.

2. 텐덤 로터 헬기는 기동성이 나쁜 걸로 알려저 있다. 그 이유는 관성의 법칙 때문이다. 단일 로터에 비해 한쪽 로터가 움직이면 다른 쪽은 관성에 의해 현상태를 유지하려는 성질이 강해 둔한 조종성을 보이게 된다.

3. 전진비행시 앞쪽에서 불어오는 공기의 대부분이 앞 로터에 들어가기 때문에 상대적으로 뒷로터는 적은 공기로 같은 더 많은 양력을 발생시켜야 하기 때문에 결과적으로 에너지 소모량이 늘어나게 된다. 

4. 사실상 텐덤로터 헬기가 어느 곳에나 적재할 수 있다고는 하지만, 이것 역시 헬리콥터 이기 때문에 무게중심이 존재한다. 이 무게중심은 두 로터 중간보다 조금 앞쪽에 자리하는 것이 가장 좋지만, 이는 곧 텐덤 로터의 가장 큰 장점을 무색하게 만들어 버리는 결과를 낳는다.  그렇기 때문에 이 무게중심을 보안하기 위해서는 보조안정장치(자이로)가 필요하다.

5. 두 로터는 한 구동축으로 연결되어 있다. 그렇기 때문에 한쪽에서 발생한 진동이나 뒤틀림은 곧 다른 쪽에서 영향을 받게 된다.  

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[CH-47] 치누크 헬리콥터 조종방법

2012 포스팅 자료실 2012.01.14 22:56
**텐덤 로터(tandem rotor) 조종방법**


 일반적인 단일 로터 헬리콥터(single rotor helicopter)와 달리 앞뒤 로터 헬리콥터(tandem rotor helicopter)는 꼬리날개를 사용하지 않고 두 로터를 서로 반대로 회전시켜 토크를 상쇄시키도록 설계되었다.  대표적인 헬리콥터가 보잉사(Boing Helicopter(Philadelphia))의 CH-47 치누크이다. 

CH-47 Chinook elploded diagram

 

더보기

 

 

 앞뒤 로터 헬리콥터 조종방식

 단일 로터 헬리콥터를 전진시키기 위해 사이클릭 조종간을 앞으로 기울이면 스와시판이 앞으로 기울면서 로터 앞뒤의 피치각이 달라져 결과적으로 앞의 양력이 감소, 뒤의 양력이 증가하여 앞으로 나아가게 된다. 

 반면에, 앞뒤 로터 헬리콥터의 경우 사이클릭 조종간을 앞으로 기울이면 앞의 로터에 비해 뒷 로터의 양력이 커져 앞으로 전진하게 된다.

좌우로 롤링하는 것은 단일 로터 헬리콥터와 같이 회전면을 기울여 조종할 수 있다.

회전하는 요잉에는 페달을 사용하지만, 꼬리날개가 없기 때문에 롤링을 이용하여 선회한다. 앞 로터을 왼쪽으로, 뒷 로터를 뒤쪽으로 기울이면 기체는 시계반대방향으로 회전하게 된다.  이를 잘 이용하면 매우 유용하게 쓰일 수 있다. 앞로터를 가만히 두고 뒷로터만 회전시키면 앞로터를 중심으로 기체가 회전하게 되고, 반대로도 가능하기 때문에 이는 조종사에게 조종의 융통성을 제공한다.
물론 뒷로터만 회전시킬경우 뒷로터의 양력이 높아지므로 조종간을 뒤로 당겨 양력을 조절해야 한다. 


텐덤 로터 역시 로터에서의 양력불균형이 생기므로 트림을 조절해 주어야 한다. 이런 로터 플래핑은 로터축을 기울여 해소시킨다.

 


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[CH-47] 치누크 헬리콥터 역사

2012 포스팅 자료실 2012.01.14 22:55
**텐덤 로터(tandem rotor) 치누크 역사**


텐덤 로터 방식을 이용한 치누크 헬리콥터의 시초 ?
 지금의 치누크 헬리콥터는 가히 피아세키가 만들었다고 할 수 있다. 1943년, 펜실베니아 공대생들을 중심으로 구성된 P-V 엔지니어링포럼이 결성되었다. 담당 교수는 폴란드 사람인 피아제키 교수와 벤지. 피아세키는 오토자이로 기능공이면서 국립기계제작사(National Machine Company)의 기계설계사로 일하고 있었다. 

P-V 포럼팀은 PV-1과 PV-2를 제작하면서 경험을 쌓았고, 텐덤로터인 PV-3을 제작하였다. 직렬로 길게 늘여져 있고 곡선으로 휘어있는 것을 보면 마치 바나나처럼 생긴것 같은데, 그래서 별명이 'Flying banana'였다고 한다. 

이것을 토대로 3대의 XHRP-1 시제기와 20대의 양산기가 제작되었다고 하는데 무려 800kg이나 공수할 수 있었다고 한다. XHRP-1은 'HRP-1 레스큐어'라는  정식명칭과 P&W사의 600마력급 R-1340 엔진 두 대를 달고 3톤 수준의 화물과 8명의 인원을 수용할 수 있게되었다. 

피아세키와 그의 제자들이 만들어낸 바나나 헬기는 불티나게 팔리기 시작했다. HRP-1은 유선형의 금속제 동체로 제작되었고, 1950년대 미 해군 4대, 공군 214대, 육군 334대를 구매하였다. 물론 이는 한국전쟁과 월남전에 관련이 있으리라 생각되어 진다.

HRP-1 (미 공군 : H-21 워크호스)은 속도 236km/h와 비행고도 6700m 면에서 세계적인 기록을 수립하였으며, 공중급유를 받으면서 37시간 만에 미국 대륙을 횡단하는 기록도 수립하였다. 미국내에서 557대와 수출용 150여대가 생산되었다.

그 후, P-V 포럼은 피아세키사(Piasecki Helicopter Corporation)가 된다.

피아세키사에서 보잉사로 !

 그 후, 피아세키사는 많은 판매수익을 올리며 전진하고 있었는데, 당시 세계에서 가장 큰 헬기였던 H-16 트랜스포터를 개발하던 중에 큰 사고가 났다. 계측장비에 결함이 난것이다. 결국, 이 사업은 취소되었고 피아세키는 이사회의 결정에 따라 회사를 떠나게 되었다.
1년후 1956년 3월 회사명을 버톨(Vertol)로 바꾸기에 이르른다.

잠시, 얘기를 꺼내 보자면, 피아세키는 비록 자신이 설립한 회사에서 쫓겨났지만 자신만의 회사인 피아세키사(Piasecki Aircraft Corporation)를 설립한다. 이 회사는 나름대로 전전긍긍하며 잘버텨왔다. 1960년대 16H-1 이라는 링테일(꼬리날개로 추진을 하는 형태)
헬리콥터를 연구하였고, 그 기술을 이용하여 2000년대 H-60 스피드호크를 개발하게 된다. (시코르스키사의 블랙호크를 개조한 것으로 무려 시속 360km/h를 넘나든다.)


본론으로 돌아가서,
 버톨사는 H-21 (HRP-1 공군버전)의 성능강화를 추진하였고, 기존 성형 피스톤 엔진에서 터보샤프트엔진으로 진화하면서 1개 분대 규모의 병력을 동시에 공수할 수 있게 되었다. 버톨사는 육군으로 부터 1개 소대를 공수할 수 있는 대형헬기 개발 요청을 받아 HC-1인 지금의 치누크 형상의 헬리콥터를 만들었다.

 세계대전이 끝나면서 무기시장이 좁아지자 수많은 군수회사들이 하나 둘 문을 닫거나 좀더 큰 회사에 매각되었다. 버톨사 역시 당시 대기업이었던 보잉사(Boing Aircraft)사에 매각되어 보잉버틀사(Boing Vertol)가 되었다. 1년후 보잉사는 'The Boing Company' 로 회사명을 바꾸었지만 펜실베니아주의 치누크 생산 공장을 아직도 보잉버틀이라 부른다.

 보잉사는. GE사의 1,400마력급 T58 엔진을 탑재한 V-107를 개발하였다. 이것은 1961년 미 해병대에 채택되었으며 HRB-1으로 분류되었고, 1962년 9월에 미 국방성에서 정립한 군용항공기 통합분류체계가 적용되면서 CH-46(Sea Knight)으로 재분류 되었다.


참고로, 일본에서 운용중인 치누크 헬기는 이 V-107의 라이센스를 따서 자체적으로 제작한 것이다. 

 꾸준히 업그레이드를 해주면서 점차 치누크 헬기는 현재의 형상과 성능을 갖춰가게 된다. CH-46 Sea Knight는 얼마 안가 CH-47A Chinook로 분류되었다. 이로서 치누크라는 이름이 세상에 나오게 된다.
 라이카밍사의 2,850마력급 T55 엔진 두 대를 탑재하였으며 총중량 15톤 조건하에서 병력 44명 혹은 화물 5톤 정도를 공수할 수 있었다. 1965년 말 월남전에 CH-47이 최초로 배치되어 10,000여 대 이상의 피격된 항공기 및 헬기를 구조했는데, 그 중 많은 수는 적지에서 구조되었다.
 
보잉사는 미 육군용으로 732대의 치누크를 생산했으며 해외 판매용으로 수백 대 이상을 생산하였다. 말그대로 치누크는 베스트셀러였다.

1980년 이후 구형 치누크들은 새단장을 하게된다. CH-47D로 개조되어 동체가 확장되었으며, 개량형 트랜스미션, 파이버글라스로 제작된 로터블레이드, 그리고 3,750마력급 T55 엔진 등이 적용되었다. 수직 인양 능력은 기존 5톤에서 12톤으로 2배가 넘게 늘어났다.


혹시, 여러분은 세계에서 가장 큰 헬리콥터인 Mi-26에 상응하는 치누크를 아는가 ?
모른다쳐도 CH-53 스텔리온을 모를리는 없을 것이다. 미국은 1960~70년대 러시아의 Mi-26에 대응할 만한 초대형 헬리콥터 사업을 추진한다. 이에 시코르스키는 CH-53E 스텔리온을 내세웠고, 보잉은 8,000 마력급 T701 터보샤프트 엔진을 3대나 탑재한 H-62를 선보인다. 
물론, 우리가 H-62를 모르는 이유는 CH-53E가 채택되면서 H-62는 미 군사 항공 박물관의 야외전시장 한곳에 조용히 잠자고 있기 때문이다. 
초대형 헬리콥터 크기 비교

헤일로와 치누크

치누크 형제

미 군사 항공 박물관

크기 실감.

왜 올라갔어.
CH-53E

보잉사(Boing Helicopter)의 목숨줄은 치누크에 있었다. 미국의 UH-1 휴이 교체 사업인 UTTAS에서 또한번 시코르스키(UH-60 블랙호크)에 고배를 마신 보잉은 다행히 치누크로 명맥을 잡으면서 아파치 공격헬기, 오스프리 다목적 헬기등에 손을 뻗을 수 있었으니 말이다.

마치면서...
어찌 생각해 보면 보잉사는 비지니스의 달인인것 같다. 버톨사를 매각하여 치누크라는 베스트셀러를 만들어 내고, 맥도널 더글러스사를 매각하여 아파치라는 최고의 헬기를 갖게 되었으며, 벨사와 연합하여 미국의 차세대 헬기인 V-22를 잡아내니 말이다 ! 뿐만인가,
전투기 부문에서 쥐약이었던 보잉이 베스트셀러 F-18 슈퍼호넷을 갖게 된것도 멕도널 더글러스사를 잡아먹었기 때문이다.
여객기, 헬기, 전투기. 뭐 하나 빠질것 없는 보잉...

blue edge 뉴 blog
참고 : 최건묵 '헬리콥터의 어제와 오늘'
잘못된 부분이나 부족한 부분을 지적해 주세요.

카테고리 '항공 이야기'에 NGC 메가펙토리 아파치 생산공정 영상있습니다.
카테고리 '틸트로터기 사진'에 V-22에 관한 사진과 글이 있습니다.
보고가주시면 감사하겠습니다 ^^

 

 

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