[여수] 런닝맨 헬리콥터, 아이유

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 15. 21:02
**여수 헬리콥터 AS-350 런닝맨 아이유**

1월 15일, 런닝맨에 아이유와 여수 하화도, 그리구 헬리콥터까지 나왔네요 ㅎㅎ

런닝맨이 여수에 온 이유 ?
 런닝맨이 여수에 온 이유는 당연히, 엑스포 홍보를 위해서 입니다. 이번해 5월 여수해양세계박람회가 여수 오동도 부근에서 성대하게 개최대기 때문에 이를 홍보하기 위해 많은 연애인들을 초청하고 있답니다. 이번 런닝맨 여수편에서는 여수 서시장과 오동도, 하회도 부근이 나왔습니다.


응 ? 뜬금없이 왠 아이유 ??
이번 런닝맨에 아이유님이 나온것은 아이유가 여수 제 1홍보 대사이기 때문일겁니다. ( 안그래도 예산부족인데.ㅡ. 아이유를 쓰다니..홍보 효과 굿 !)
아, 지진희와 이천희가 나온건 아마 새로 시작한 SBS 수목드라마 '부탁해요 캡틴' 때문이겠죠 ?



런닝맨이 탄 헬리콥터는 ?
 런닝맨 빨강팀(유재석, 송지효, 하하, 김성수)이 탄 헬리콥터는 여수시청에 속해 있는 AB-350B-3 에쿠루일 입니다. 유로콥터에서 제작했고, 통일교 소속 통일헬기에서 보유중이며, 현재 여수시가 엑스포 준비, 산불예방을 위해 임대하고 있습니다. 돌산에 기지가 있고, 섬에서의 화재를 진압하기 위해 투입되었습니다.


크기는 작지만 이래뵈도 프랑스제 Turbomeca Arriel 터보샤프트엔진을 장착한 작지만 큰 괴물입니다. 기록으로는 7,100m 높이의 안나푸르나에서 구조작전에 사용한 적도 있다고 합니다. 또한, 최대 2.5톤을 들어올릴 수 있고, 화재진압시 2톤의 물을 퍼부울 수 있습니다.
1명의 파일럿과 8명의 승객을 태울 수도 있구여. 시속 250km/h 로 달릴 수도 있습니다.

이 헬리콥터의 가장 큰 특징은 바로 로터입니다. 
로터가 티타늄 단조 로터를 사용하는 고정식 로터(rigid rotor)입니다. 플래핑 힌지와 리드-래그 힌지가 없는 무힌지 로터로서 블레이드와 로터 헤드가 매우 부드러운 파이버 글라스(fiber glass)를 사용해 충격을 자체적으로 흡수합니다. 고정식 로터의 대표적인 실례가 이 AS-350 시리즈죠 ㅋ
   

덤앤 더머.....


여수 엑스포에 많이 많이 오시길 바랍니다 !!~~~~
 
  • TISA 2012.01.16 19:20 ADDR 수정/삭제 답글

    여수엑스포 성공개최를 기원합니다~

    • Favicon of https://heliblog.tistory.com BlogIcon 블루엣지 블루엣지 2012.01.16 21:21 신고 수정/삭제

      잘 지내시는지 ㅎ 고입 잘 치뤘나요 ??

    • TISA 2012.01.17 00:15 수정/삭제

      컥 저는 올해 중3 올라갑니다ㅎ
      블루엣지님과는 3살차이죠?
      고등학교는 부산이 아닌 서울에서 다닐듯 해요.

    • Favicon of https://heliblog.tistory.com BlogIcon 블루엣지 블루엣지 2012.01.17 05:40 신고 수정/삭제

      에구,, 실수 ;; ㅎㅎ

[CH-47] 치누크 헬리콥터 장단점

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 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.  

[CH-47] 치누크 헬리콥터 조종방법

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 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

 

 

 

 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.

 


[CH-47] 치누크 헬리콥터 역사

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 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 ^^

 

 

[사진] V-22 틸트로터기

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 14. 06:46
**배경화면, V-22 오스프리 틸트로터기**

 V-22 오스프리(osprey)는 회전익 항공기와 고정익 항공기의 장점을 혼합한 혁신적인 항공기인 틸트로터기에 속한다. 하지만, 틸트로터에 대한 개념은 60년 전부터 연구되어 왔다.

일반사진 20장


airliners.net 사진 13장





틸트로터기 개발기

1951년, 벨 헬리콥터(Bell Helicopter)사는 고속 전진비행을 위하여 로터를 전방으로 90도 기울일 수 있는 횡렬식(side-by-side) 로터 헬기에 관한 연구를 시작하였다. 이것은 약 60여 년에 걸친 틸트로터기 개발의 시초였다. 벨사는 1954년 7월에 794kg급 모델 1G에 대한 비행실험을 제한적으로나마 성공시킴으로써 트랜센델탈사(Transcendental Aircraft Co.)보다 기술적 측면에서 앞서게 되었으며, 그 이후에는 1,814kg 급 모델 2로 발전시켰다. 리첸(Robert Lichten)은 트랜센덴탈사를 나와서 벨사에 합류하여 헬기설계를 선도하였다.

 2,177kg급 모델 XV-3은 1955년 8월에 초도비행을 실시했는데, 보다 빠른 수평 비행속도를 얻기 위하여 비행중 로터를 기울이는 능력을 입증하였다. 간혹 출력이 다소 부족하기는 하였으나, 결국은 1977년 5월에 터보샤프트엔진을 탑재한 5,900kg급의 연구용 시제기인 모델 XV-15를 탄생시켰으며, 이는 오늘날의 벨/보잉 V-22 오스프리로 발전하였다.

 보잉사는 벨사와 함께 V-22 틸트로터 사업을 추진한 결과, 1999년 5월 18일 초도 생산기를 인도했다.


성능제원

*제작사 : 보잉(Boing Helicopter) + 벨(Bell Helicopter)
*임무 : 다용도 수송
*기장 : 17.3m
*기고 : 6.7m
*기폭(로터 폭) : 2 × 11.6m
*승무원 : 3명
*엔진 :  2 × Allison T406-AD-400
*출력 : 12,300 축마력
*최대속도(비행모드) : 630km/h
*순항속도 : 503km/h
*수직상승률 : 332m/min
*항속거리(행동반경) : 954km
*중량 : 15,032kg
*실전배치 : 2001년
*무장 : 2 × .50in 기관총



벨보잉 V-22

 이라크에 주둔 중인 미 해병대에 MV-22를 전력화함으로써, 헬리콥터의 제한된 속도 및 작전반경을 확장시켰으며, 광활한 사막지역에서도 고난도 작전임무를 수행할 수 있게 되었다. 2010년에 아프가니스탄의 해발 2000~3000m 고지대에 위치한 산악지대에 최초로 배치됨에 따라서, 엔진의 방염코팅 필요성 등은 필요 없게 되었다.

 2010년 초까지 벨보잉팀은 18개 전투부대 및 4개 예비부대에 운용중인 CH-56E와 CH-53D를 교체하기 위한 총 360대의 오스프리 중 73대를 인도하였다. 공군 특수전사령부는 2017년 까지 CV-22 50대를 전력화할 계획인데, 이 중 제2편대를 멕시코의 캐논기지에 주둔중인 제 20 특수전부대에 배치할 예정이다. 2012년에는 연간 생산량이 36대까지 증가될 예정이다. 초기의 MV-22 블럭A는 뉴리버에 있는 함정교체부대에 집중될 것이다. 2009년 말까지 해병부대에 기 배치되어 운용 중인 57대의 MV-22는 안전성 및 정비성 향상을 위하여 블록 B로 개량될 예정인데, 9대의 블록 A가 블록 B로 개조되는 계약이 체결되었다. 블록 C는 2012년 1월에 인도가 시작될 예정이며, 기상 레이더, 정밀접근 및 자동 제자리비행장치, 기타 세부적인 장비들이 보강된다. 해병대의 MV-22 48대는 아직도 전력화 계획이 보류중이다.

 향후, 예산배정의 현안은 MV-22를 2020년까지 인도를 완료해야 하는 것이다. 공군 특수전사령부의 CV-22는 2009년 3월에 초도운영시험을 성공적으로 마친 후 이라크에 배치되었는데, 다용도 레이더, 통합무선방해장비(SIRFC), 적외선방해장비(DIRCM), 7.62mm 원격조종 기관총, 캘리버 .50 램프건 등이 탑재되었다. 공군은 2012년까지 CV-22 총 50대 중 26대를 인도할 예정이며, 2013년에는 객실상황 시현기 및 기타 첨단장비들을 탑재한 CV-22 블럭 20이 인도되는데, 최종 호기는 2015년까지 인도된다. 벨과 보잉은 미 정부에 해외판매를 승인해줄 것을 지속적으로 요구하고 있다.



[헬기] 리드-래그 힌지, 플랩핑 힌지, 댐퍼

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 13. 00:05
**리드-래그 힌지 / 플랩핑 힌지 / 댐퍼 / 페더링**
헬리콥터의 메인로터 헤드에 속해있는 리드-래그 힌지(Lead - lag hinge)와 플랩핑 힌지(Flapping hinge), 블레이드의 뎀퍼(Blade Damper), 페더링

 


1. 리드 - 래그 힌지(Lead - lag hinge)와 뎀퍼
 리드-래그 힌지와 뎀퍼는 같이 설명될 수 있다.
리드 - 래그 힌지는 로터 블레이드 끝단(rotor blade tip)이 회전면에서 앞뒤로 움직이는것을 허용하는 헬리콥터 회전날개 블레이드 뿌리에 있는 힌지이다. 리드 - 래그 힌지의 운동을 드래깅(dragging)이라 하고 드래그 댐퍼에 의해서 반대 운동을 받는다. 드래깅을 허용하지 않을 경우 블레이드와 로터에 강한 힘이 작용하여 스트레스가 쌓이게 되므로 핀을 이용하여 고정하는 방식과 철의 탄성을 이용해 고정하는 방식 중 하나를 택해야 한다.

 드래깅을 핀을 이용하여 (위의 사진) 상쇄시키는 경우는 보통 전관절형 로터(fully articulated rotor)에서 이고, 인장력과 탄성력이 좋은 복합탄성체를 이용하여 철이 토크를 흡수시키도록 하는 방법은 (반)고정식 로터(rigid rotor)이다.

<티타늄 단조 로터 헤드>
플랩핑과 리드-래그를 힌지 핀을 사용하지 않고 자체적으로 흡수한다. 

 블레이드 댐퍼(blade damper)는 허브와 주회전날개 사이에 장착되고 주회전날개의 수평 운동으로부터 발생하는 충력을 감쇠시킨다. 주회전 날개가 지상에서 회전하기 시작하거나 정지될 때 또는 비행 중 블레이드의 큰 힘을 받는 갑작스런 운동이 발생되었을 때 관성에 의한 블레이드 운동의 충격을 흡수할 뿐만 아니라 블레이드의 진동(hunting)도 제어된다.

블레이드 뿌리를 붙잡고 있는 두개의 압축 실린더가 뎀퍼이다. 로터가 급회전할때 생기는 관성으로 인해 블레이드가 뒤로 처지는 것을 막아준다.

리드 래그 힌지는 블레이드가 앞뒤로 조금씩 움직이는 것을 허용하는 장치이다.

 


2. 플랩핑 힌지(flapping hinge)
 플랩핑 힌지는 블레이드 회전면(plane of rotation)에 평행한 축과 함께 있는 힌지이다. 델타 또는 플랩핑 힌지에 대한 헬리콥터 로터 블레이드의 상하운동을 허용함으로써 플래핑에 의한 양력불균형을 해소한다. (플랩핑을 막으면 기체가 크게 진동하거나 심하면 전복될 수 있기 때문에 플랩핑 힌지는 헬리콥터에서 매우 중요한 부분이다.)

플랩핑 힌지의 역사 보러가기
http://blue5182.tistory.com/74  - 포스트 하단 부




 델타-3 힌지(delta-3 hinge)

 플랩핑 힌지는 블레이드 축과 일직선(페더링 축과 수직) 으로 장착되는 것이 일반적이다. 이러한 힌지의 경우 플랩핑이 발생했을 때 생기는 양력불균형은 오직 업, 다운 현상만 받아들이며, 결과적으로 일정한 피치각이 유지되면서 블레이드가 업.다운 하게 되어 양력불균형 해소에 장애를 준다.

즉, 일반 플랩핑 힌지는 블레이드의 상하 운동에 유연성을 주어 양력불균형을 어느 정도 소화할 수 있지만, 피치각이 일정한 상태로 올라갔다 내려오기 때문에 올라가는 동안 피치를 줄여 블레이드 끝단에서의 양력을 줄이는 방법이 고안되었다.



이를 델타-3 힌지(delta-3 hinge)라 한다. 이것은 페더링 축에 수직이 아닌 각도로 장착된다. 이 경우 블레이드가 플렙핑 업 위치에서 기하학적 힌지 장착 각도에 의해서 블레이드 뒷전이 더 많이 올라가는 현상을 초래한다.

즉, 블레이드가 상승하면서 동시에 뒷전이 올라가 피치각이 작아지기 때문에 결과적으로 양력을 줄일 수 있고, 이것은 플랩핑을 줄일 수 있게 되는 것이다.





3. 페더링(feathering)
 페더링은 블레이드 축에 대한 블레이드의 피치각 변화를 허용하는 것을 말한다. 간단하게 말해서, 블레이드의 깃각이 변경될 수 있는 것은 블레이드가 조금씩 돌아가기 때문이다.








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[산림청] 소방헬기 자료

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 12. 01:24
**산림청 소속 산불 진화 헬리콥터**

<S-64E Tarhe or Skycrane>
이 헬리콥터는 뻐만 남은 헬리콥터(backbone heli) 혹은 하늘의 크레인(skycrane) 라고 불리는 에릭슨사의(시코르스키의 면허 생산 회사)
S-64E 이다.

산림항공기

text. 이경일 / 산림항공 관리본부장

1. 도입배경
 

1967년 산림청이 발족되면서 산림병해충에 의한 산림피해를 줄이고자한 방제사업의 체제정비, 예찰제도의 강화, 고성능 분무기의 도입, 산촌 주민들과 학생 등을 동원한 방제 등으로 인해 피해면적이 다소 줄었으나, 이와 같은 지상 방제만으로는 전국에서 발생하는 산림병해충을 효과적으로 방제할 수 없다는 점을 인식하게 되었다. 이에따라 대단위 항공방제를 위하여 산림청은 전문항공 조종사와 정비사를 각각 3명씩 확보한 후 1971년 4월 1일 산림항공대를 창설하였다. 조종사와 정비사 전원을 미국 텍사스주의 Bell Helicopter사에 파견하여 Bell 206B 및 Bell 47G 헬기에 대한 교육을 받게 한 후 헬기가 1971년 6월 22일에 Bell 47G 2대, 동년 8월 22일에 Bell 206B 1대가 도입되면서 산림항공기를 본격적으로 운영하게 된다.
 
1980년대에 접어들면서 제 1,2차 치산녹화계획의 성공으로 산림이 울창해지기 시작하면서 산림 내에 낙엽 등의 가연성 물질이 많이 쌓이게 되자, 산불이 빈번하게 발생하였고 산불이 대형화되면서 산불진화에 어려움을 겪게 되었다. 산림항공기의 주요 임무도 병충해 방제에서 산불 공중진화로 점차 바뀌게 되고 산불진화 항공기의 대형화가 절실하게 되었다. 이에 따라, 1994년 1월 부터 러시아 경협차관의 현물보상으로 도입한 Ka-32T 헬기 23대를 시작으로 미국의 초대형 S-64E 헬기 등 총 47대의 항공기를 도입하여 운용하고 있으며, 산불의 신속한 진화를 위하여 서울(김포공항) 산림항공본부와 전국 8개 산림항공관리소(익산, 양산, 원주, 영암, 안동, 강릉, 진천, 함양)에 분산 배치하여 산불 발생 시 즉시 출동이 가능하도록 대기하고 있다.


2. 산림항공기의 역할
① 산림병해충 항공방제
 산림헬기는 산림병해충 항공방제와 더불어 발전되었다고 할 수 있다. 70년대 산림헬기 도입의 주목적은 오리나무 잎벌레와 솔나방 피해지에 대한 항공방제를 실시하기 위함이었다. 사방조림수옹으로 많이 식재하였던 오리나무가 잎벌레 피해를 극심하게 입고 솔나방 피해도 줄어들지 않아 인력 위주의 방제만으로는 피해확산을 저지할 수 없었다.

 우리나라 산림지형은 특성상 지상에서 방제작업을 하기가 어려운 험준한 산악지형이었고, 수고가 높아 지상방제로는 그 효과에 한계가 있었으며, 점차 농,산촌의 노동력 확보도 곤란해지고 있었다. 헬기는 단시간 내에 대면적을 방제할 수 있었고 기동성이 좋아 언제든지 어느 장소든지 신속히 방제하여 피해를 조기에 저지할 수 있었다. 또한 지상방제작업보다 인건비 등 경비를 크게 절감할 수 있어서 항공방제의 필요성이 대두되었다고 할 수 있다. 주로 Bell 206B 기종이 사용되었다.


 1980년대에는 주로 잣나무 넓적잎벌과 밤나무 해충의 항공방제에 집중되었다. 특히 후반에는 밤나무 항공방제가 집중적으로 추진되었는데, 항공방제의 효과에 힘입어 밤 생산량이 급증하게 되었고, 밤 재배 농가가 증가하여 1억불 이상의 농가소득을 올리게 되었으며, 주로 Huges 500MD 헬기가 사용되었다.

 1990년대에 들어서면서 항공방제는 주로 잣나무 넓적잎벌, 잣나무 털녹병, 솔잎혹파리 피해지의 엽면시비, 솔껍질깍지벌레 등에 집중되었으며, 특히 영동고속도로변등 집단피해지를 헬기를 이용한 항공엽면시비를 실시해 솔잎혹파리 피해 소나무림의 조기 회복을 추진하였고, 2000년대에는 주로 밤나무해충 및 소나무재선충병을 집중적으로 방제하였다.

산불 공중진화의 새로운 시스템 * 씨스노클 (Sea Snokel)

 최근 산불은 여러 지역에 동시 다발로 발생하는 경향이 있으며, 기상 이변 등으로 가뭄이 해를 지나 다음연도 봄까지 지속되는 경우가 반복되고 있어, 봄철 건조기에 산불이 발생하더라도 하천 및 저수지가 메말라 헬기에 담을 물이 부족해 산불 초동진화에 어려움을 겪었다. 특히, 해안가나 도서지역에는 담수지가 없거나 먼 곳에 한정되어 있어 더더욱 담수원이 부족한 상황이었다.

 이러한 문제 해결을 위해 바닷물 담수장치인 씨스노클(Sea Snokel)을 헬기에 장착하여 담수 부족지역에 산불이 발생하더라도 바닷물을 이용해 신속히 산불진화를 할 수 있도록 산불진화 시스템을 구축하였다. 씨스노클 운용을 위하여 S-64E, HL9443(FPA202)회전익 항공기에 씨스노클을 장착하였으며, 제작사의 교관 조종사 주관으로 2009년 8월 시험 및 교육비행을 끝냈다. 씨스노클 제원은 길이 7.5m, 무게 235kg 으로 기존의 헬기 담수방식인 제자리비행에서 담수하는 방식이 아니라 70km 의 속도로 수면 위를 비행하면서 담수한다. 씨스노클의 제작사인 에릭슨 사(Erickson Air-Crane Inc.)의 엔지니어 콜비존슨(Colby Jones)은 다음과 같이 설명했다.

"이 시스템은 에릭슨사에서 제작한 씨스노클 장비로써 바닷가 근처에서 운영 시에 붐을 내려 바닷물에 입수시킨 상태로 약 시속 75km/h 로 비행하면서 비행 시에 발생하는 램(Ram)효과를 사용하여 약 35초 안에 10,000 리터의 바닷물을 담수하기 위해서 제작된 장비입니다. 씨스노클 시스템은 회전축(Rotating Union)을 사용하여 약간의 좌우 회전이 가능하기 때문에 담수 시에 파일럿이 꼭 직진 비행만을 해야하는 어려움을 해소 하였습니다. 이 장비는 앞면에 부착된 900kg 용량의 유압을 이용한 윈치(Winch)를 사용하여 붐을 작동 시킵니다."




② 산불 공중진화
 1981년 3월 헬기에 의해 산불진화가 최초로 실시된 이후 1980년대 중반 부터 헬기에 의한 산불진화를 본격적으로 추진하게 되었다. 1995년 이후 러시아 차관에 대한 현물상환 품목에 산림청 헬기가 포함되어 Ka-32T 대형헬기가 다량 도입됨으로써 산불 공중진화는 발전하게 된다.


 산불 공중진화 실적으로는 1985년 이후 산불진화용 헬기의 투입대수가 연평균 3.5배 증가하였다. 이는 산불증가 때문이기도 하지만 산불진화가 지상진화보다 공준진화에 의존함에 따라 산불진화에 헬기 투입이 급격히 증가하였기 때문이다. 산불발생 건당 투입대수는 1985년 1.2대에서 1990년 2.6대, 2000년에 3.4대로 증가하였다. 산불 공중진화에 투입된 헬기를 소속별로 비교하여 보면 산림청 헬기가 가장 많이 투입되었으며 군용헬기, 시.도 임차 헬기의 순서로 투입되었다.

 1985년 이후 헬기의 진화율은 연평균 3%씩 증가하였다. 1985년에 14%, 1990년에 63%, 1995년에 82%로 증가하였으며, 2000년에 77%, 2004년에 78%로 80% 내외를 유지하고 있다. 헬기에 의한 공중진화율 추이에서 알 수 있듯이 러시아산 Ka-32T가 본격적으로 투입되기 시작한 1994년부터 공중진화율이 높아졌다고 볼 수 있다.


③ 화물공수
 화물공수는 헬기 내부에 화물을 적재하는 형태와 헬기 외부에 로프를 이용하여 화물을 인양하는 형태로 크게 나눌 수 있다. 일반적으로 파손이나 손상이 우려되고 부피가 작고 가벼우며, 장거리 운반이 요구되는 화물을 헬기 착륙이 가능한 장소에 공수할 경우에는 내부에 적재하여 공수한다. 반면에 부피가 크고 무거워 내부적재가 불가능할 경우, 그리고 헬기착륙이 불가능한 장소로 공수할 경우는 외부에 적재하여 공수하고 있다.

 조림용 묘목을 접근하기 어려운 오지 산지에 운반하는 작업으로 지리산을 비롯한 백두대간 지역의 훼손된 자생군락지의 생태복원을 위한 묘목운반과 산성화된 토양의 회복을 위한 석회의 운반 등을 하였고, 단풍나무 종자를 공중에 살포하여 경관조서을 위한 노력에도 지원을 나서고 있다. 또한 2000년 동해안 산불을 계기로 산불무인 감시카메라, 산불경비초소, 통신장비시설 등 각종 산림보호장비 및 시설물의 설치를 위한 외부화물공수 임무를 맡아했고, 태풍피해지의 복구를 위한 장비나 자재의 운반과 휴양림의 전망대 조성이나 보수를 위한 자재의 운반, 백두대간 등산로 정비에 필요한 자재운반 등도 지원하고 있다.


④ 재해. 재난구조
 산림청 헬기는 장마철의 인명피해, 가뭄지원 등 국가의 구난구조사업과 조난 등산객 구조 등을 위해서도 운영되고 있다. 인명구조사업은 국가재난사업을 담당하는 119 구조대 헬기가 주로 동원되고 있으나, 119 구조대 또는 지자체 등으로부터 지원요청을 받거나 필요한 경우 적극 지원해주고 있다. 
 
 주 5일 근무제의 확산 등으로 등산객이 급격히 늘어나면서 산악등반 사고가 빈번하게 발생하자 이에 효과적으로 대처하기 위해 산악에서 인명구조를 할 수 있도록 총 10대의 Ka-52T 대형헬기에 공중진화대원이 신속하게 출동하여 구조할 수 있도록 인양기(Hoist)와 구조장비를 갖추고 있으며, 2004년 7월부터 산악사고가 많은 설악산, 속리산, 지리산 국립공원 등에 신속하게 출동 할 수 있도록 시스템을 운영하고 있다.


⑤ 산지정화
 산지정화사업을 위해 산림항공기가 지원되는 것은 1991년 국립공원 내의 쓰레기 운반 등에 사용된 것이 효시이며, 2001년까지 지속적으로 이루어졌다. 2002년부터는 산지정화를 위하여 운항한 실적이 없는데 이는 국립공원이 자체적으로 헬기를 보유하게 되면서 국립공원내의 쓰레기는 국립공원이 스스로 해결하게 되었기 때문이다.

 1986년 11월에는 경남산악연맹 산하 46개 산악단체회원 약 1.500명과 공동으로 지리산 지역에 등산객들이 버리고 간 쓰레기 75톤을 산림청 헬기를 이용하여 산 정상에서 산 밑으로 옮겼다는 보도기록이 있다. 이로 미루어 볼때, 1991년 부터 2001년 까지는 정기적으로 산지정화사업을 위하여 산림청 헬기를 운항하였으며, 그 이전에는 비정기적으로 헬기를 운항한 것으로 보여진다.

산림항공기 종류 및 보유 대수 (2010년 기준. 약 2년전)

대형헬기 : Ka-52T (카모프)
초대형헬기 : S-64E (스카이 크레인)
중형헬기 : AS-350-B2, Bell 206, ANSAT
보유대수 : 총 47대
대형헬기(30), 초대형헬기(4), 중형헬기(13)

기체  제작사 순항속도   순항시간 외부적재  기본중량  물탱크 용량  최대이륙중량
 KA-32T  kumertau  200km/h  3시간 10분  5,000kg  6,640kg  3,000L  11,000kg
 S-64E  erickson  187km/h  2시간 30분  9,072kg  8,585kg  8,000L  19,051kg
 AS-350-B2  eurocopter  245km/h  3시간 20분  1,150kg  1,293kg  800L  2,250kg
 Bell 206  bell  180km/h  3시간 20분  907kg  1,156kg  600L  1,882kg
 ANSAT  kazan  230km/h  2시간 30분  1,300kg  2,407kg  1,000L  3,600kg


3. 사고 및 안전예방
 지난 20년간 전 세계 항공기 사고 숫자는 거의 줄어들지 않고 더 이상 항공기 사고에 관해 간과할 수 없는 수준에까지 와 있는 가운데, 대형 여객기에 비해서 항공기의 사고 소식을 많이 접하게 된다. 그 이유는 정기항로를 주기적으로 운항하는 대형 여객기와 달리 항공기는 다양한 임무를 저고도에서 수행을 하고 있기 때문에 그만큼 위험도가 높다. 
 
 산림항공기의 사고는 여러 가지 원인이 복합적으로 이루어져 발생하나, 안개에 의한 시정장애 및 저고도 비행으로 인한 지상장애물과 충돌한 것 등 대부분 인적요인에 의하여 일어난 사고가 전체의 66%로 많은 비중을 차지 하고 있다. 이외 갑작스런 돌풍과 안개, 기상악화로 인한 시계불량, 임무수행 중 시정장애 등 환경적 요인이 23%, 기계결함이 11%를 차지하였다. 계절적으로는 병해충방제를 수행하는 여름과 산불방지시기인 봄에 주로 사고가 발생하였다.


 최근 5년간 항공기 사고로 3대가 대파되고 4명이 사망하는 비극적인 사고가 발생했다. 사고는 산림병해충 방제임무 중 발생한 것이 사고의 반 이상에 해당되며, 효율적 방제를 위해 정확히 살포하려면 급선회가 반복되는 아찔한 저공비행 뿐만 아니라 방제 농약이 기내에 들어오는 것을 막기 위해 창문을 밀폐하여 여름철 50도가 넘는 기내 온도에서도 견뎌내야 하는 어려움과 위험이 뒤따르는 것이 현실이다. 임무별 사고발생 분석에 따르면 항공방제임무의 경우 전체사고의 63.6%를 차지하고 있으며, 사고원인별 분석에 따르면 인적요인은 69.6%로 나타난다. 이러한 분석결과는 우리나라 산림항공기 뿐만 아니라 해외 다른나라에서도 유사하게 분석된 결과이다. 국제헬리콥터협회의 보고서에 따르면 헬리콥터의 사고의 80%가 '조종사 판단과 행동 요인' 때문인 것을 발견하였고 세부요인 중에 '절파 미준수'가 가장 큰 요인이라고 나와 있다.

 결국 헬리콥터 사고는 우리나라 뿐만 아니라 전 세계 항공 안전전문가들도 최근에 심각하게 고민하고 대책을 논의하게 되었으며, 그 결과 획기적인 대안이 마련되었다. 그 중심은 바로 안전관리시스템 일명 "SMS(Safety Management System)" 라 칭하였다. 과거의 안전관리는 사후적인 방법으로 이미 발생한 사고분석을 통해서 개선 방안을 찾는 방법인 반면 현대의 안전관리는 사전적(Rro active)인 방법으로 잠재적인 사고원인을 미리 식별하여 개선방안을 찾도록 시스템을 구축한 것이다. 2007년 산림항공관리본부에서도 항공안전과를 신설하고 항공기 사고를 줄이기 위해 단계적인 노력을 밟아나가기 시작했다. 향후 3년 이내 사고율을 50% 이하로 감소시키고 장지적으로 세계 최고 수준의 안전한 산림항공기를 운영한다는 비전이다.

보유 항공기 정보 (2010년 기준)

 기종  KA-32 AS 350-B2  Bell 206L-3  ANSAT  S-64E 
 본부  4대  1대   2대   
 익산  3대  1대     1대 
 양산  4대    1대    
 원주  4대    1대    
 영암 4대    1대    
 안동  3대    1대    1대
 강릉  3대  1대 (2011년 X)      1대
 진천  3대    1대  2대  1대
 함양  2대  1대      
 계  30대  4대 (->3대)  5대  4대  4대


1. AS350-B2

AS-350-B2는 산림청의 주력 헬기는 아니지만 산림방제, 계도비행 등에 활용되는 중형헬기이다.
4대를 보유하고 있었지만, 2011년 5월 5일 한대가 강릉에서 계도비행 중 추락하였다.







2. Bell 206L-3


3. Ka-32T


4. ANSAT


5. S-64E




Blue edge 뉴 blog
위의 내용은 '산지보전협회가 발간한 2010년 3월 호 <산사랑>'에서 산림항공기 부분을 발췌한 것입니다.
http://www.re-rock.com
에서 퍼온 스캔본입니다.


본 내용에 대한 저작권은 산지보전협회에 있으며, 위 글은 '블루엣지'가 재편집한 것입니다.
잘못된 부분이나 부족한 부분이 있으면 지적해주세요.


2012년 현, 산림청과 소방청 헬기 보유 현황 자료 구합니다.
  • Favicon of https://theapro.tistory.com BlogIcon APROTV 2013.04.11 05:02 신고 ADDR 수정/삭제 답글

    산림청 헬기 - 산불진압을 위하여 물을 담고있다.
    2013년 4월10일 (대덕연구단지 인근 산불)

    http://youtu.be/CuMrF5WBpGo
    http://youtu.be/8-YEJnIjOTg

[airfoil] 에어포일 이란? - 유재석 '더위먹은 갈매기'

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 8. 19:28
**항공기 원리 - 에어포일(airfoil)**

시작은 걸음마 부터...

 



에어포일에 관한 글은 많이 있지만, 저도 하나 해보려 합니다. 
비행기보다는 헬리콥터에 좀더 치중했습니다.  

1. 비행기에서의 에어포일(asymmetric airfoil)
잠시, 역사 이야기를 해보면, 에어포일은 1884년 영국의 Horatio F. Phillips에 의하여 에어포일의 형상에 대한 특허와 실험이 이루어진 이후, 1902년 라이트 형제는 자체적인 풍동실험을 거쳐 그 성능이 개선된 에어포일을 사용하여 첫 번째 동력비행을 성공하였습니다.



에어포일 용어 정리.

 에어포일의 위 표면을 윗면(upper surface), 아래표면을 아랫면(lower surface)이라고 하며 에어포일의 둥근 앞부분을 앞전(leading edge), 에어포일의 뒤 끝 부분을 뒷전(trailing edge)이라고 하며 보통 뒷전은 날카롭게 되어있습니다. (뒷전에 이어 탭을 두어 트림을 조절하는 경우도 있습니다) 앞전에 내접하는 원을 앞전 원(leading edge circle)이라고 하고 이 원의 반경을 앞전 반경(leading edge radius)이라고 합니다. 

 에어포일의 앞전은 뒷전에서부터 거리가 가장 먼 점으로 보통 정의되며 이 앞전과 뒷전을 연결한 선을 시위(chord)라고 하고 앞전에서 뒷전까지의 거리를 시위길이(chord length)라고 합니다. 시위길이는 에어포일의 두께나 캠버와 같은 부분의 길이 측정의 기준 거리로 사용되고 에어포일의 좌표계의 기준 축이 되기도 합니다, 

 윗면과 아랫 면의 높이 차이 또는 윗면과 아랫면에 내접하는 원을 그렸을 때 이원의 직경을 에어포일의 두께(thichness)라고 합니다.
아랫면과 윗면의 중심점 또는 윗면과 아랫면에 내접하는 원을 그렸을 때 이 원의 중심점들을 연결한 선을 평균 캠버 선(mean camber line)이라고 합니다. 시위선과 평균 캠버 선과의 높이 차를 캠버라고 하며, 에어포일의 캠버는 에어포일의 휘어진 정도를 말하며 양력 발생과 매우 밀접한 관계가 있습니다.

두께분포식.
c : 시위 길이
y : 앞전을 기준으로 위쪽 방향에 대한 값
t : 최대 두께
x : 앞전을 기준으로 시위전을 x축이라 했을 때 값



양력발생원리

비행기가 뜨는 원리는 날개에서 발생하는 양력(lift) 때문입니다. 이 양력은 스위스 물리학자인 베르누이가 1738년 쓴 '베르누이의 정리'에 기초하고 있습니다.

베르누이의 방정식


p : 정압
q = 1/2pV² : 동압
Pt : 전압
베르누이 방정식은 "유체 흐름에서 동압과 정압의 합은 일정하며 전압과 같다"는 것을 의미합니다

전압, 정압, 동압 보러가기
http://blue5182.tistory.com/70

 

베르누이 방정식은 아래와 같이 유체의 역학적 에너지가 보존되는 것으로 이해할 수 있다.

img21.gif

유체가  동안 흐르는 것은 위쪽 그림에서 보랏빛으로 표시한 유체가 아래 쪽 그림의 보랏빛 부분으로 이동하는 과정으로 볼 수 있다.

 

이 동안 압력이 유체에 한 일을 계산하자. 이 일만큼 유체의 에너지가 증가된다. 유체의 압력은 위 그림처럼 왼쪽에 있을 때 , 아래 그림처럼 오른쪽에 있을 때 이다.

압력 으로 오른 쪽으로 밀어 유체를 만큼 이동시킬 때 하는 일은  이고, 왼쪽에서 유체가 만큼 이동할 때 압력 가 하는 일은  이다. 따라서 압력이 한 총 일은  이다. 이때 두 지점에서의 이동한 유체의 양은 연속방정식에 의하여 보존되므로  를 만족한다.  따라서 총 일은   이다.

 

일-에너지 정리의 적용

한편, 유체는 압력이 해 준 일만큼 운동에너지와 중력 위치 에너지가 증가한다 (일-에너지 정리).  .

유체가 이동한 부피  속에 든 유체의 질량 가 얻는 운동 에너지 증가량은  이고, 위치에너지 증가량은  이다.

따라서 을 쓰면   이다.

 이므로,  양변에서 를 소거하면  이 된다.

   .


여기서 단면1과 단면2의 높이 차에 의한 위치에너지 차이는 다른 에너지에 비하여 매우 작다고 가정하여 무시한다.
이렇게 해서 위의 베르누이 방정식이 성립되는 것입니다.



 에어포일이 빠른 속도로 공기 속을 지나게 되면 공기는 둘로 나뉘어저 가게 됩니다. 
위 그림을 보면 Upwash가 있습니다. 그곳에서 공기는 둘로 나뉘게 되는데, 이 선을 분리유선(diving streamline)이라 합니다.
공기는 이 선의 끝 부분에서 속도가 0이 되고 윗면과 아랫면으로 나뉘어 가게됩니다. 윗면에서는 곡면에 의해 공기의 속도가 매우 빠르게 흐르지만, 베르누이의 정리에 의해 압력은 작아집니다. 반면 아랫면은 공기의 속도는 느리지만 압력이 높아집니다.
 즉, 압력은 높은 곳에서 작은 곳으로 가려는 성질이 있기 때문에 결과적으로 에어포일이 위로 가려는 힘. 양력이 발생되는 것입니다.

 에어포일, 다시 말하면 날개의 받음각이 커지면 양력계수가 증가하는 비율이 둔해지다가 어떤 받음각에서 양력계수가 최대가 된 뒤에 양력계수가 감소합니다. 이를 실속(stall)이라 합니다.



2. 헬리콥터에서의 에어포일(symmetrical airfoil)
 헬리콥터의 에어포일은 대칭형과 비대칭형, 대칭형+비대칭형으로 나뉩니다. 보통의 헬리콥터들은 대칭형을 주로 사용하지만, 현대에
들어 UH-60 블랙호크나 AH-64 아파치 같은 헬리콥터들은 대칭형과 비대칭형을 혼합한 에어포일을 사용하고 있습니다.

 대칭형 에어포일은 시위선(chord line)을 기준으로 캠버가 동일하게 고안된 에어포일입니다. 받음각이 변화해도 압력중심(center of pressure)이 거의 이동하지 않기 때문에 회전익항공기에 매우 적합했지만, 같은 받음각에 대하여 비대칭 에어포일에 비해 양력발생률이 적어 현재는 비대칭형 에어포일과 혼합하려는 시도가 이어지고 있습니다.

 하지만 비대칭형 에어포일만을 사용하면 양력 발생이 크지만 받음각의 변화에 따라 압력중심이 변하기 때문에 회전익 항공기에서는 심한 비틀림현상이 나타나고 결과적으로 진동이 커지게 됩니다. 이는 현대 개발되고 있는 신소재들의 도움으로 어느정도 극복되어가고 있는 상황입니다.

 헬리콥터에서의 에어포일은 항쪽 방향으로만 회전합니다. 다시 말하면 한쪽 날개는 앞으로가고 180도 돌아서 있는 반대쪽 날개는 뒤로 돌아나가게 됩니다. 전진비행시 이것은 양력발생에 영향을 주어 양력을 불균형하게 만듭니다.


하지만, 이것은 크게 문제될 일은 아닙니다. 로터가 단단하게 묶여있다면, 한쪽에서 양력이 크게 발생하여 헬리콥터는 한쪽으로 기울어 전복되겠지만, 로터를 유연하게 하면(로터를 상하좌우로 자유롭게 움직이도록 하게 함) 한쪽만 올라갔다 다시 내려오므로 양력이 균형을 이루게 됩니다.

스페인의 오토자이로 설계자인 '요안 드 라 시바(Juan de la cierva)'의 일화

로터 깃들의 허브에 유연성있게 부착시키는 생각은 공학적 발견으로서 1920년대에 개발되었다. 이 방법의 창시자는 스페인의 오토자이로 설계자인 '요안 드 라 시바'였다.

시바는 오토자이로를 만들어 첫번째 비행을 시도할 때 오토자이로가 이륙하면서 바로 롤링(양력불균형으로 뒤집어 지는 현상)에 들어가 깃이 부딪히며 산산조각이 나버리는 것을 보고 '제도판으로 돌아가라.' 는 상투적인 문구의 의미를 일찌감치 배웠다. 고무동력으로 만들었던 모형은 롤링하는 경향을 전혀 보이지 않으면서 성공적으로 비행했기 때문에 시바에게 롤링하며 뒤집어지는 현상은 이해할 수 없었다. 그러던 어느날, 오페라를 보던 시바는 섬광과도 같은 영감을 얻었다. 경직성과 유연성에서 모형과 실기의 차이점을 깨달은 것이다. 그 당시 비행기 날개가 동체에 단단하게 고정된 것과 마찬가지로 깃을 지주와 선으로 묶어 구조적으로 단단하게 만들었다. 반면에, 모형은 그 정도 크기에 제작하는 데 알맞았기 때문에 휘청거리는 등나무로 깃을 만들었다.

 단단하게 고정된 깃을 가진 오토자이로가 활주하며 전진함에 따라 앞에서 언급한 대로 깃이 회전하는 동안 공기속도가 계속 변화하였다. 전진하는 부분에서는 후퇴하는 부분보다도 공기속도가 빠르다.각각의 깃은 같은 피치각을 가졌기 때문에 받음각도 같아 속도차이가 양력차이를 만들어 다른 부분보다 전진하는 부분에서 더 많은 양력이 발생했다.

이 불균형이 롤링 모멘트를 발생시켰다. 그러나 모형에 있어서는 유연한 등나무로 만든 깃이 상하로 굽어질 수 있었다. 그래서 양력이 크게 발생하는 전진깃은 위로 올라가는 플래핑 운동을 하게 된다. 위로 올라가는 운동을 하는 동안 깃이 기수부분을 지나게 되어 다시 양력은 평균 수준이 된다. 후퇴깃도 비슷한 상태에 들어가는데 이 때는 아래로 플래핑 운동을 한다. 이 플래핑은 전진깃이 상승하는 조건과 같아져 받음각이 감소하며 후퇴깃에서는 이와 반대 현상이 나타난다.

 모형 로터에서는 회전하는 데 따라 달라지는 공기속도를 상쇄시키기에 충분한 받음각 변화가 생겨 플래핑 평형상태에 이르렀다. 이 평형상태에서는 깃의 앞부분이 들리고 뒤가 내려가는 식으로 기울면서 양력분포가 균형이 잡힌다.

 오페라(날으는 화란인)가 끝났을 때 그는 해야 할 일이 무엇인지를 알았다. -실제 크기의 로터에 유연성을 더 주는 것이었다. 가장 간단한 해결방법으로서 모형에서와 같이 깃이 플래핑하도록 만드는 기계적인 힌지를 다는 것이었다. 비행중에 깃은 원심력에 의해 바깥쪽으로 뻗게 되고 양력에 의해 위로 약간 올라가 원추형을 이루게 된다.

 시바는 이러한 기술적인 발견으로 오토자이로를 비행시킬 수 있었고, 오늘날의 대부분 헬리콥터가 기계적 힌지를 갖도록 개발하는 효시가 되었다.




헬리콥터의 힌지(hinge) 보러 가기
http://blue5182.tistory.com/72


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잘못된 부분이나 부족한 부분은 지적해 주시길 바랍니다.
이 내용은 '항공우주학개론', '헬리콥터 조종학', '헬리콥터 이해' 등 항공서적과 인터넷 항공사이트 등에서 추출한 것을 블루엣지가 임의로 재편집한 것입니다.



  • g 2013.05.09 17:08 ADDR 수정/삭제 답글

    양력 발생의 원리는 베르누이에 기초하는 순간 틀린 설명이 됩니다;; 정확히는 공기의 이동 속도 변화량에 대한 반작용에 있지요;; 베르누이 원리가 틀린 것은 아니지만 양력 발생의 원리는 베르누의 원리에 기초한 것이 아닙니다.

    • Favicon of https://heliblog.tistory.com BlogIcon 블루엣지 블루엣지 2013.05.12 10:25 신고 수정/삭제

      그래.. 그럼 새로운 이론을 만들어 세계에 너의 이름을 떨치거라.
      참고로;; 베르누이 이론은 점성이 없는 공기 즉 마하 0.3 정도에서 한다는 것을 전재로한단다. 너가 말하는 것은 아마 오일러, 나비어-스톡스의 이론을 말하는것 같구나.
      사람들이 베르누이 이론을 양력발생 원리라 하는것은 가장 간단히 이해할 수 있기 때문이에 사용하는 거지 너처럼 생각하는 사람은 단 한명도 없단다... ;;

  • 감사 2014.01.09 20:42 ADDR 수정/삭제 답글

    캠버나 시위같은 용어가 뭔지 궁금했는데 잘 보고갑니다 ^^

[헬기] NOTAR 헬리콥터

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 7. 18:23
**NOTAR 헬리콥터와 코안다 효과**


NOTAR : No Tail Rotor
일단, 간단하게 설명해서 NOTAR 헬기는 테일로터를 없에고 꼬리 부분에서 Jet 가스를 분사함으로써, 토크를 상쇄시키는 헬리콥터입니다.
이 NOTAR 헬리콥터를 설명하기 위해서는 루마니아의 코안다 박사가 성립한 '코안다 효과(Coanda Effect)'가 언급되어야 합니다.

코안다 효과란 ?
코안다 효과는 우리 주위에서 흔히 볼 수 있는 현상을 설명해 줍니다. 예를 들어 동그란 병에 물을 흘리면 그 물은 병의 둥근 면을 따라 흐르다가 흐르던 방향과 수직으로 흐르게 됩니다.

이는 물이 유체이기 때문에 가능한 일입니다. 유체인 물은 점성을 가지고 있기 때문에 원의 표면을 따라 흘러가려는 성질이 있습니다.  
병을 따라 물이 흐르게 되면 물은 왼쪽으로 흘러가게 되겠죠? 그럼 그것의 반작용으로 병은 오른쪽으로 움직이게 됩니다. 이로서 NOTAR 헬리콥터의 기초 원리 설명이 끝난듯 합니다.

NOTAR 헬기에서의 코안다 효과
 로터가 회전하면, 하방기류(downwash)가 생깁니다. 이 기류는 테일 붐의 둥근 표면을 따라 흐르면서 jet 가스와 섞여 테일 붐을 토크의 반대방향으로 강하게 밀어냅니다.


위의 그림에서 보면, 먼저 로터 축과 가까운 하방기류(downwash)가 공기흡입구(air intake)로 들어가 터빈엔진에 의해 연소되어지고 테일 붐을 따라 뒤쪽으로 흐릅니다. 이때, 공기는 원통의 양쪽 방향을 흐르기 때문에 코안다 효과가 생길 수 없습니다. 그렇기 때문에 한쪽 방향(토크를 상쇄시킬 방향)에 jet 가스를 분사시킵니다.

제트가스와 맞물려 공기는 왼쪽으로 흘러가게 되고, 그것의 반작용으로 테일 붐은 오른쪽으로 이동하려는 힘을 받게 됩니다. 그럼으로써, 토크를 상쇄시키게 되는 것이죠.

사실상 설계에서의 계산에 의하면 제자리비행에서 토크상쇄를 위한 힘 중에서 2/3는 이 효과에 의해서 얻어져야 합니다. 전진비행에서는 로터 후류가 붐으로 내려오지 않기 때문에 토크상쇄를 위한 힘은 방향전환된 공기분사와 캠버가 있는 수직미익에서 나와야 합니다.

조종방법은 일반 헬리콥터와 같이 조종사의 페달에 의해지며, 페달을 움직이면 분사 누즐의 각도가 변경되어집니다.


NOTAR 헬리콥터의 장점
1. 테일로터가 없기 때문에 사고 위험률이 현저하게 적다. (대부분의 헬리콥터 사고는 꼬리날개에 의한것임)
2. 테일로터가 없기 때문에 소음이 적다. (헬리콥터 소음에 있어 꼬리날개가 차지하는 비중은 매우 큼, 현존하는 가장 조용한 헬리콥터임)

단점
1. 테일로터 대신 배기가스를 이용하기 때문에 적외선(열추적)미사일에 취약하기 때문에 군용으로 사용하기 어렵다.
2. 뜨거운 공기가 직접 테일붐으로 들어가지 않도록 만들기 위해 엔진 배출구마다 두 개씩의 깃이 있어야한다.


참고로, 저 코안다 효과를 이용한 개발 품들이 많이 연구되고 있습니다.
아시는 분들은 아시겠지만, 날개없는 선풍기로 한때 유명했었던,

이 녀석도 코안다 효과를 이용한 것이며,

독일이 만들었다던 우주비행선도 실제로는 코안다 효과를 이용한 것입니다.

UAV

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잘못되거나 부족한 것은 지적해 주시길 바랍니다.
  • 독일 비행선? UFO? 2012.01.08 20:38 ADDR 수정/삭제 답글

    그럼, 지금 유투브등에서 UFO랍시고 올라오는 각종 동영상물 대부분이 저 코안다효과를 이용한 장난물(?)이 될 수도 있단 것이군요?
    흠~

    • Favicon of https://heliblog.tistory.com BlogIcon 블루엣지 블루엣지 2012.01.08 22:53 신고 수정/삭제

      흠.. 글쎄요. UAV라고 치면 코안다 이용한 장난감 UFO들은 많이 나옵니다만. 실제로 저렇게 큰 기계는...

[헬기] 블레이드 트레킹

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 7. 12:33
**헬리콥터 정비 - 블레이드 트레킹**

블레이드 트레킹(blade tracking) 이란, 헬리콥터 블레이드를 동일한 회전경로에 맞추는 정비절차이다.
헬리콥터의 블레이드는 정확히 일정한 경로를 따라 이동해야 진동이 없고, 소음의 증가를 막을 수 있기 때문에 이륙전 트레킹 검사는 필수이다.

<전자 스트로브 트래킹>
현대의 트래킹 검사방법인 스트로브 트래킹
St robo Tracking

각각의 깃끝에는 색깔과 무늬가 다른 트래킹 표적이 붙어있어 스트로브 스코프로 광선을 쬐면, 조종실로 반사시키므로 상대적인 위치가 결정된다.

트랙에서 벗어나는 대부분의 확실한 원인 - 적용시키기도 가장 쉬운 원인은 깃이 허브에 장착될 때 피치각이 같지 않아서 양력이 서로 다르기 때문이다. 이러한 현상은 언제나 일어날 수 있기 때문에 모든 헬리콥터는 회전하는 스와시판과 깃을 연결하는 피치 링크 막대는 그 길이를 조금씩 조절할 수 있도록 만들어져있다.

조종실에서 전기적 신호로 트래킹을 조절하는 벨 214ST

과거의 트래킹 검사방법인 플래그 트레킹
Flag Tracking

A method of tracking a helicopter rotor by holding a flag made of cloth or another fabric against blade tips coated with wet paint. The blade that is out of track will leave its mark on the flag.
-헬리콥터 로터 트래킹 방법 중의 하나인 이것은 젖은 천이나 다른 직물로 만들어진 깃발을 들고 블레이드의 끝 부분을 페인트로 추적하는 방식이다. 만약, 블레이드가 트랙에서 벗어나있다면, 깃발에 자국을 남길것이다.


이 방법은 기다란 막대를 들고 여러번의 반복을 해야하기 때문에 현대에는 사용하지 않는 방법이다.

블레이드가 트랙에서 벗어나 있으면, 블레이드 뒷전에 있는 블레이드 탭(blade tab)을 이용하여 트림을 조절한다.
프로 조종사들의 경우 느낌만으로 블레이드의 불균형을 파악해 블레이드 탭을 망치등의 도구로 조정하는 경우도 흔히 있다.


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스틱 트래킹에 대한 정보를 구합니다. 그리고 위 번역이 잘못되었거나 부족한게 있으면 지적해주시길바랍니다.

[항공] 정압과 동압

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 7. 00:26
**동압과 전압, 정압**

제가 항공을 공부하면서 가장 난감하게 느꼈던 것이 바로 이 동압과 정압입니다. 비슷한듯 하면서도 전혀 다른 성질을 가지고 있고, 그러면서 서로 땔래야 땔수없는 사이여서 그런지 제대로 공부해 놓지 않으면 나중에 크게 후회할 듯 합니다.

이쁘당. ㅋ

 유체가 갖고 있는 압력은 정압(static pressure)과 동압(dynamic pressure)으로 구분할 수 있다. 여기서 유체의 흐름에 의해서 발생하는 힘을 동압 그리고 유체 자체가 갖고 있는 힘을 정압으로 구분한다. 정압과 동압의 합을 전압(total pressure)이라 하고 비압축성 유체에서 전압은 항상 일정하다. [전압 = 정압 + 동압] 이동 중인 공기 속에 놓여진 물체에 상대적으로 미치는 힘을 운동 에너지라고 하고 이 힘을 단위 표면적 당 미치는 힘으로 계산했을 때 동압이라 한다. 동압을 경험해보기 위해서 달리는 자동차의 차창 밖으로 손을 내밀었을 때 손바닥에 와 닿는 공기의 힘을 동압이라 할 수 있다. 동압의 크기는 공기에 대한 상대적인 물체의 속도(velocity)와 공기밀도(air density)에 달려있다. 공기밀도가 높을수록 단위 시간당 부딪치는 공기의 분자 수가 많다는 것을 의미하고, 이는 보다 큰 동압이 존재 한다고 할 수 있다. 

 


 공기는 수많은 분자들로 구성되어 있고 이들 분자들은 테니스볼이 지면에 부딪쳐 튀어 오르는 것과 같이 어떠한 물체의 표면에 대해서도 튀어나오고 이때 물체 표면에는 힘이 발생한다. 이들 힘의 크기는 공기 분자가 물체에 정면으로 부딪쳤을 때 가장 크고 부딪치는 경사각이 클수록 힘은 약해진다는 사실을 알 수 있다. 물체의 면적에 미치는 이들 모든 힘이 물체의 표면에 압력을 형성하고 이를 정압(static pressure) 이라 한다. 일련의 공기군이 어느 표면에 흐르고 있다면 이는 정면보다는 비스듬하게 흐르기 때문에 표면의 압력은 정면으로 작용하는 정압보다 작다.

 유체의 어느 지점에서나 정압은 모든 방향에서 동등하게 작용하기 때문에 대기의 정압은 신체 어느 지점에서나 수직으로 작용한다. 위의 공식에서 전압은 항상 일정하다고 정의했다. 따라서 물체의 속도가 증가하면 동압이 증가하고 정압은 감소해야 한다. 반대로 물체의 속도가 감소하면 동압은 감소하고 정압은 증가해야 한다.

참고로 부압은 정압과 반대되는 힘이다.

  • Favicon of https://dangong.tistory.com BlogIcon 댄공 2012.09.16 22:01 신고 ADDR 수정/삭제 답글

    좋은 포스팅이네요^^

    저도 항공쪽 블로그를 운영하려다 시간이 쪼들려서 미루고있는데 대단하십니다!

[헬기] 헬리콥터 장단점 3

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 6. 00:30
**헬리콥터 장점과 단점**


헬리콥터의 장점

1. 제자리비행(호버링)이 가능하다.
 제자리비행(Hovering)이란 일정한 고도와 방향을 유지하면서 공중에 머무는 비행술로 헬리콥터 비행술의 기본이다. 고정된 날개를 갖고 있는 비행기는 엔진에서 발생한 회전력을 프로펠러에 전달하여 추력(thrust)을 발생시키고 여기서 발생한 추력과 날개를 이용하여 동체를 부양시키는 힘을 발생시킨다. 그러나 헬리콥터는 고정된 날개가 없기 때문에 회전하는 회전체(blades)가 형성하는 회전면에 의해서 추력과 날개의 역할을 동시에 수행한다. 따라서 헬리콥터는 회전날개의 피치각(blade pitch angle)에 의해서 부양할 수 있는 힘을 얻고 회전면(plane of rotation)의 경사에 의해서 추력을 발생한다. 무풍 상태라고 가정할 때 제자리비행은 회전면이 지면과 수평을 이룰 때 상층부의 공기를 직하방으로 밀어내면서 헬리콥터는 부양하는 힘을 얻고 제자리비행이 가능하다. 헬리콥터는 제자리비행에서 시작하여 제자리비행으로 종료된다고 할 수 있을 정도로 여러 면에서 활용되고 있으며, 초임 조종사에게 조종술의 반을 차지하고 있다고 해도 과언이 아니다.

2. 측방 및 후진 비행이 가능하다. 
 헬리콥터를 이해하는데 있어서 회전면(plane of rotation)을 항상 고려해야 한다. 고정날개 항공기는 상상할 수 없는 측면 및 후진비행은 회전면을 측방으로 혹은 후방으로 기울임으로써 가능하다. 동체 상부의 구동축(driveshaft)에 연결되어 있는 블레이드는 매우 빠른 속도로 회전하기 때문에 회전체를 단일 개체로 고려할 수 없다. 제자리비행 상태에서 회전면이 좌측이나 우측으로 경사지면 헬리콥터는 경사진 방향으로 추력을 얻을 수 있다. 조종사가 사이클릭(cycle)을 측방으로 또는 후방으로 조종압을 적용하면 원하는 방향으로 비행할 수 있으며, 그만큼 활동 영역이 증대된다.

3. 수직 이착륙(VTOL)이 가능하다.
 제자리비행이 가능하다는 특성은 헬리콥터의 동체 길이가 허용하는 정도의 공간만 확보되어도 그 장소에서 이착륙이 가능하다. 그러나 수직 이착륙은 헬리콥터의 많은 동력을 요구하기 때문에 매우 제한된 조건에서만 활용된다. 일반적으로 헬리콥터는 어느 조건에서나 수직 이착륙을 실시하는 것으로 잘못 인식하고 있으나, 대부분의 이착륙은 충분한 이륙 활주 및 착륙 활주(take off roll or landing roll)가 가능한 조건에서 이루어진다. 한없이 엉켜 있는 도심의 지상 교통망에 아랑곳하지 않고 목적지 빌딩 옥상에 착륙하는 것은 헬리콥터만의 진풍경이라 할 수 있다.

4. 비상시 오토로테이션으로 착륙한다.
 현대에 개발되는 항공기 엔진은 고도로 정밀하게 제작되었기 때문에 비행 중 엔진고장율이 극이 낮으나 엔진고장의 가능성을 완전히 배제할 수는 없다. 고정날개 항공기는 기종에 따라 활공율에는 차이가 있지만 활공할 수 있는 성능이 있고 최후의 경우 낙하산을 이용하여 탈출을 시도할 수 있다. 회전날개 항공기는 엔진에서 발생한 동력으로 회전날개를 규정된 분당회전수(RPM)에서 운용되고 있으며 필수적으로 이 규정 RPM은 유지되어야 한다. 스로틀을 이용한 동력 자체를 변화시켜 추력을 변화시키는 고정날개 항공기와 달리 헬리콥터의 로터 블레이드 RPM은 반드시 규정 범위를 유지해야 한다. 그러나 규정 RPM보다 낮아지면 회전력에서 발생하는 원심력이 감소하여 헬리콥터는 정상적인 비행을 할 수 없게 된다. 때문에 헬리콥터의 로터 RPM은 매우 중요한 요소이다. 로터 RPM이 '0'이 된다는 것은 정지된다 할지라도 조종사가 최초 조치만 잘 취한다면 헬리콥터는 자동으로 활공 할 수 있다. 자동회전(autorotation)이란 높은 위치에서 바람개비를 놓았을 때 지면으로 떨어지면서 공기의 영향으로 회전력을 얻는 것과 같은 원리이다. 헬리콥터 엔진이 정지됨과 동시에 엔진 구동축과 로터 시스템이 분리되어 로터 블레이드는 동체가 공기 속을 통과할 때 회전력을 얻어 활공할 수 있다.

 헬리콥터가 활공할 수 있는 거리는 얼마나 될까?
활공비는 현재의 고도에서 엔진의 동력 없이 비행할 수 있는 수평거리이다. 일반 경비행기의 활공비가 1:10 이라면 고도 0.3km에서 엔진고장시 활공할 수 있는 거리는 3km가 된다. 일반적으로 헬리콥터 활공비는 1:3 또는 1:4 정도이다. 공중에서 엔진이 고장난다면, 헬리콥터의 안전한 비상착륙은 그 조종사의 능력에 달렸다.



헬리콥터의 단점

1. 최대속도의 제한
 어느 항공기나 최대속도가 규정되고 그 속도를 초과했을 때는 항공기에 상당한 무리를 가하게 될 것이다. 비행기는 음속까지 돌파하고 있다. 헬리콥터도 음속을 돌파할 수 있을까? 여기서 말하는 헬리콥터의 최대속도의 제한은 헬리콥터 회전날개의 특성에 의한 속도 한계를 의미한다. 비행기는 최저속도가 제한된다. 최저속도 이하에서 비행기는 실속(stall)에 들어가기 때문에 비행을 할 수 없다. 그러나 헬리콥터는 제자리비행이 가능하기 때문에 최저속도는 '0'이 되고 최저속도에 대한 영향을 받지 않으나 회전날개의 한계 때문에 최대속도가 제한된다.
 항공기 범주에 의한 추력발생을 보면 비행기는 엔진에서 발생한 회전력으로 프로펠러를 회전시켜 추력을 얻는다. 가스터빈엔진에서는 고온고압의 가스를 분출하는 힘을 이용하는 방법에 따라 추력을 발생하나 공통적으로 고온고압의 분출가스를 이용한다. 이들 비행기가 떠 있을 수 있는 양력은 고정된 날개에 의해서 발생한다. 헬리콥터의 경우는 엔진에서 발생한 힘으로 블레이드를 회전시켜 양력과 추력을 동시에 얻는 독특한 구조이다. 헬리콥터의 추력은 블레이드의 회전력과 회전면의 경사에 의해서 얻을 수 있다. 보다 큰 힘을 그리고 보다 빠른 속도를 얻기 위해서는 로터 블레이드의 고속의 분당회전수(RPM)가 요구된다. 그러나 RPM이 높을수록 전진비행에 따른 양력불균형 현상(differential lift)이 심해진다. 무풍에서 제자리비행할 때 회전면 전체에서 고르게 양력이 발생한다. 그러나 헬리콥터가 전진함에 따라 회전면은 전진 방향 우측 블레이드는 전진 블레이드가 되고 좌측면은 후진하는 블레이드가 되어 상대적인 속도차가 발생하고 속도차는 필연적으로 양력 차를 발생하여 결국 양력불균형이 발생한다. 예를 들어 공격용 헬리콥터인 아파치의 최대속도는 300km/h이다. 만약 이 헬리콥터가 최대속도 이상으로 비행하면 주회전날개의 심한 양력불균형을 일으켜 블레이드는 실속에 들어가 더이상 비행에 필요한 양력을 발생할 수 없는 위험한 상황에 처하게 된다. 따라서 최대속도 이상을 초과할 때 회전면은 순항속도보다 상대적으로 앞으로 많이 기울어진 자세가 되고 최대속도 이상을 초과할 때는 동체의 심한 진동과 함께 실속 블레이드 쪽으로 경사져 정상 비행이 불가능해진다. 또 다른 원인으로는 전진 속도가 증가됨에 따라 블레이드 뿌리 부분에서 공기흐름이 전진 방향에 반대로 흐르는 역류 구역이 증가하고, 블레이드 끝단에서는 음속에 도달하여 충격실속이 발생하여 필요 마력이 증가하고 최대속도를 제한하는 원인이 된다.


2. 추력과 양력 대비 무게 한계
 항공기 설계에서 필수적으로 고려해야 할 요소 중의 하나가 헬리콥터에서 발생할 수 있는 추력과 양력에 대비한 무게의 비율이다. 현업에 투입된 헬리콥터 중 러시아에서 개발한 수송용 헬리콥터인 MI-26 Halo 는 최대이륙중량이 56톤에 이르고, 주회전날개의 직경이 32m이다. 이 거대한 헬리콥터를 움직일 수 있는 동력장치에서 발생할 수 있는 축마력은 11,240으로 최대속도 295km/h 로 비행할 수 있다. 민간 경제성을 놓고 볼 때 특수 목적으로만 제한될 수밖에 없다. 이 같은 문제점 해결을 위해서 동체의 무게를 최소한으로 감소시키기 위한 재료의 개발과 동체의 유선형 설계 등으로 어느 정도 해소하고 있지만 앞으로 계속해서 연구해야 할 과제이다.


3. 소음발생과 하강풍의 영향
 현대인의 생활 패턴이 쾌적한 환경을 요구하는 추세에서 헬리콥터의 소음은 사회적 문제의 소지를 안고 있다. 헬리콥터의 엔진에서 발생하는 소음과 블레이드의 회전으로 인한 공기의 충격으로 인한 소음은 헬리콥터의 단점이다. 특히 군에서 운용하고 있는 구형 모델과 러시아제 헬리콥터의 소음은 많은 사회적 문제로 등장할 수 있는 요소를 안고 있다. 군용 헬리콥터의 소음은 적에게 노출될 가능성으로 인하여 매우 치명적이다. 일부 항공기에서는 엔진소음을 획기적으로 줄이기 위해서 상당한 방음장치를 장착하였지만 그 방음장치 자체의 크기와 무게로 인하여 헬리콥터 성능을 현저히 떨어뜨리는 결과를 초래하기도 한다. 현대에 개발되어 보급되는 가스터빈엔진을 장착한 헬리콥터는 엔진에서 발생하는 소음 자체를 감소시키기 위한 기술의 개발과 회전 블레이드의 개선으로 소음은 많이 감소된 상태이다. 아울러 대형 헬리콥터일수록 그 블레이드의 직경과 폭이 크고 이로 인한 착륙할 때 발생하는 하강풍은 때로는 70km/h를 초과하기도 하여 활주로 주변의 다른 고정날개 항공기에 상당한 영향을 줄 수 있다.

4. 높은 동력에서 시작해서 높은 동력으로 종료된다.
 헬리콥터의 특징은 제자리비행이다. 대부분의 운용은 제자리비행에서 이륙해서 제자리비행으로 종료되는 것이 보통이다. 앞으로 학습하게 되겠지만 제자리비행 자체가 그 어느 기동 못지않게 높은 동력을 필요로 한다. 고정날개 항공기는 최대의 동력을 이용하여 이륙하지만 착륙하는 과정에서는 최저의 동력이 이용된다. 한여름 고온 및 높은 상대습도가 존재하는 조건하에서 밀도고도는 매우 높다. 이 같은 상황에서 해수면에서는 이륙하여 고도가 높은 산 정상에서는 제자리비행에 필요한 동력이 부족한 상황이 발생할 수 있다는 것으로 조종사 및 운용자는 이 조건에 맞게 헬리콥터의 총중량을 조절하거나 착륙장의 위치를 변경하여야 한다.


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이 글은 이강희 선생님의 글을 블루엣지가 카피한 글입니다. 무단 복제는 허용하지만 '이강희'선생님의 저작권을 지켜주시기 바랍니다.

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  • 이진구 2013.05.23 22:25 ADDR 수정/삭제 답글

    헬기에 관심이 많은 학생입니다 글 잘읽엇습니다^^
    스크랩해가겟습니다

[헬기] 헬리콥터 역사 2

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 5. 22:56
**헬리콥터의 역사 VS-300**


헬리콥터의 역사는 라이트 형제의 비행기보다 더 오래되었습니다. 기원전 부터 헬리콥터의 원리가 젹용된 장치들이 제작되었습니다.
저는 본격적인 헬리콥터가 등장하게된 러시아의 이고르 시코르스키와 그의 VS-300에 대해 이야기 해보려 합니다.

라이트 형제의 플라이트호가 나온 4년 후 1909년 러시아의 시코르스키는 라이트 형제에 감명받아 헬리콥터 연구를 시작했고, 현재의 단일 로터 헬리콥터를 만든 시초가 되었습니다. 단일 로터를 사용한다는 것은 테일로터에 대한 개념이 있었다는 의미이기도 합니다. 그는 계속해서 헬리콥터 개발에 몰두 했지만, 그의 인생에 최대의 국면을 맞게 됩니다. 러시아 혁명에 의해 그가 미국으로 망명된 것입니다. 그는 미국에서 '시코르스키사'를 창립하였고, 가장 유명한 헬리콥터인 VS-300을 1939년 만들게 됩니다. 그의 연구에도 불구하고 헬리콥터가 30년이나 늦게 나오게 된 이유는 엔진때문입니다. 그 당시부터 제트엔진을 활용한 헬리콥터 엔진이 적용되었기 때문입니다.

그 후, VS-300을 토대로 한 헬리콥터들이 실용화되기 시작하였고, 미국의 '벨 에어크레프트'사에서는 1941년 부터 헬리콥터 개발에 착수하여 1943년에 벨-30형이 만들어졌다. 제 2차 세계대전 후 민간용으로 개량하여 양산 보급된 것이 벨 - 47 형인데, 성능이 좋아서 세계적으로 인기가 아주 대단했었던 것으로 유명하다.


국내에서 헬리콥터가 생산된것은 꽤나 오랜시간이 되었다. 우리나라는 헬리콥터 생산에 30년 이상의 역사를 가지고 있다. 1977년 부터 대한항공에서 휴즈 500MD가 면허생산되었고, 대우, 현대, 삼성 등 국내 대기업에서 순차적으로 헬리콥터 면허생산에 착수하였다. 현재는 미국 보잉사의 아파치헬리콥터의 동체를 제작, 공급을 대한항공에서 맞고 있으며, 대기업들이 합해 만들어진 KAI에서는 국내기술과 유럽기술이 합해 개발된 수리온 헬리콥터가 생산중이다.


blue edge 뉴 blog

[헬기] 헬리콥터 원리 1

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 4. 06:58


오랜만에 헬리콥터에 빠져본다. 잠시 사적인 얘기를 해도될까?
.. 나는 비행기보다 헬리콥터를 더 좋아한다. 이유는 앞으로 내가 쓸 '호버링' 때문이다. 호버링은 헬리콥터가 공중에 가만히 떠있는 것을 말한다.
'트럭만한 쇳덩어리가 하늘에 가만히 떠있는다 ?'

세상에 이보다 경이로운 일이 더 있을까. 어떻게 저렇게 큰 쇳덩어리가 하늘에 가만히 떠있을 수 있는가 !
나는 세상에서 가장 혁신적인 발명품 3개를 꼽으라 하면,
전구, 컴퓨터, 헬리콥터
이 셋을 들것이다.
에디슨, 빌 게이츠, 시코르스키. 이 분들에게 감사하다고 전하고 싶다.

" 헬리콥터는 인간에게 하늘을 자유롭게 날아다닐 수 있도록 허락하였다. "

**헬리콥터가 뜨는 원리**

 헬리콥터가 뜨는데는 운동량 이론(momentum theory)와 깃요소 이론(blade element theory)이 필요하다.
운동량 이론이란, 헬리콥터의 로터가 회전함에 따라 로터를 지나는 공기의 흐름에 대한 반작용으로 헬리콥터가 위로 올라가게 되는 것을 말한다. 이것이 헬리콥터의 이륙 원리이다. 하지만, 이것만으로는 헬리콥터가 전진하는 등의 기동성을 설명할 수 없다. 그렇기 때문에 '깃'이 필요하며, 깃요소 이론이 적용된다.


1. 운동량 이론(momentum theory)

운동량 이론이란, 위로 올라가려는 추력에 대한 반작용으로 공기가 아래로 내려가는 힘(로터후류)이 생기는 것을 말한다.

F = ma

 헬리콥터에 작용하는 힘(F)은 로터가 회전하는데 생기는 양력의 힘, 즉 추력이다. 이 때 가속도(a)는 속도가 0 이던 공기가 로터를 지나 후류속도로 바뀌었을 때의 속도변화량이며, 질량은 로터면을 통해 연속적으로 흘러내리는 공기의 흐름이다.

로터의 추력 = 로터 회전면의 면적 × 유도속도의 제곱 (로터를 지날 때의 속도)
공기의 질량 = 공기밀도 × 회전면의 면적 × 유도속도

 간단하게 말해서, 추력이 같지만 크기가 작은 로터는 큰 로터에 비하여 유도속도가 더 빨라야 하며, 그러기 위해서는 출력이 높아야한다.
과거 출력이 낮은 왕복엔진을 사용했던 경우, 회전면하중(총중량을 회전면의 면적으로 나눈 값)을 작게 취해야 했다. 다시 말해, 로터가 길어야 했으며, 그렇기 때문에 동체도 길었고, 무게도 커져 성능이나 가격 등 모든 면에서 좋지 못한 결과를 낳았다.
세계대전 전후 헬리콥터에도 터빈엔진이 사용되기 시작하였으며, 로터의 크기를 줄이고 유도속도를 높일 수 있게 되었다. 

그런데, 위의 이야기 만으로 본다면, 로터의 크기도 크고 엔진의 출력도 높으면 당연히 로터의 추력이 높아져 매우 큰 양력이 발생될 것이며, 이는 곳 어마어마하게 커다란 헬리콥터를 만들 수 있다는 말과 같다고 볼 수 있다. 

하지만, 이론과 현실은 약간의 거리감이 있어보인다. 헬리콥터 역사에 있어서 회전면하중은 점차 커졌지만 실제적으로 상한선이 보였다.    회전면하중이 50kg/m² 을 넘으면 로터를 지나는 유도속도가 너무나 커져서 미리 준비하지 않은 착륙장에서는 온갖 나무토막이나 돌맹이를 날려 보내 운용을 어렵게 만들기 때문이다. 
또한, 로터가 커질수록, 엔진과 축이 클러치에 의해 분리된 상태에서 자동회전 하는 것을 어렵게 만들기 때문에 위급상황에 대처하지 못하게 된다. 

(엔진이 고장날 경우 엔진으로 인한 동력의 손실을 막기위해 클러치를 이용해 터빈축과 구동축을 분리시켜, 로터를 자동회전 시키는 일명, 활공상태로 만든다. 활공상태의 헬리콥터는 그렇지 않을 경우 보다 안전하게 비상착륙할 수 있다.)


2. 깃요소 이론(blade element theory)

깃요소 이론


 헬리콥터의 깃은 비행기의 에어포일과 달리 윗면과 아랫면이 같다. 비행기의 경우 에어포일은 가만히 둔체 에일러론이나 플랩등을 이용해 양력을 조절하지만, 헬리콥터는 날개자체를 기울여서 양력을 조절한다. 
 
 양력은 로터가 회전하면서 생기는 속도(Linear Velocity, 회전에 의한 속도)  와 아래로 흐르는 공기의 속도(Induced Velocity, 유도속도) 의 합속도(Relative Wind)에 수직이다. 그렇기 때문에 양력은 조금 뒤쪽으로 기울어진채 발생한다. 그리고 중심 구동축과 기울어진 양력사이의 수평력(Induced Drag)이 유도항력이다. 

이 유도항력과 구동축에서부터 깃요소가 있는 위치까지의 거리를 곱하면 유도항력이 구동축의 토크에 미치는 영향을 알게 되며, 모든 깃요소에 의한 영향을 합하면 전체 토크가 얻어진다. 그리고, 토크에 로터 회전속도를 곱하여 단위환산을 위한 계수로 나누면 로터가 필요로 하는 유도마력이 된다. 이 유도마력은 운동량 이론을 통해 구한값과 동일하다. 



로터면에서의 유도속도는 최대한 일정해야 한다. 하지만, 실제 로터에서 블레이드의 안쪽은 바깥쪽보다 양력이 적게 발생한다. 그래서 필요한 것이 비틀림이다. 안쪽은 양력이 많이 발생하도록 각도를 크게하고, 바깥쪽은 각도를 작게한다. 이 각도의 차이가 30도 일경우 이론적으로 최적의 호버링성능을 발휘할 수 있지만, 각도차로 인해 크게 진동하는 깃하중이 발생한다. 그렇기 때문에 6~12도 정도를 취하여 전진비행에서 일어날 수 있는 단점을 피하면서 호버링에서 이상적인 비틀림의 이점을 살리고 있다.


지금 까지 블루엣지엿습니다. 잘못되거나 부족한 부분을 지적해주시면 감사하겠습니다. ^^
  • BlogIcon 괴도백호 2014.02.06 00:13 ADDR 수정/삭제 답글

    추력 공기의 질량은? 압력 왜 연료 연소율인가 mass/time 속도= 배기 혹은 분사 물질의 평균 속도

    추력을 어떻게 발견하게 된거지



    운동량 이론(momentum theory)은 힘이 작용되면 반드시 크기가 같고 방향이 반대인 반작용이 이 부분에서
    크기가 같고에서 크기는 어떤 크기를 말하는가 크기의 본질이 무엇인가

    (F=ma 힘 = 질량×가속도). 가속도는 그럼 어디서 나오는 것인가?

    후류속도란 정확히 무엇인가? 누가 언제 발견했나? 로터란 무엇인가
    면적이란 3차원적으로 실제로 존재하는 프로펠러의 날개를 의미하나?
    유도소도란 무엇인가?

    회존면하중에서 회전면이란 무엇인가

    동영상 부분에서 빨간색선은 무엇을 의미하는가
    깃요소이론에서 깃이란 어떻게 생겼는가? 비행기처럼?

피토 튜브 Pitot tube

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 2. 23:25
출처 : 위키백과

 


피토 튜브(Pitot tube)는 유체의 흐름 속도를 측정하는 계측 센서로 발명자인 Henri Pitot를 기념하여 명명되어 Henry Darcy에 의해 개량되었다. 항공기의 속도계, 풍동 등에 사용된다.

기본적인 구조는 2중의 관으로 이루어지며 안쪽 관은 앞단 부분에, 외측의 관은 측면으로 각각 구멍이 열려 있다. 두 개의 관은 안쪽에서 압력센서를 사이에 두어서 그 압력 차이를 잴 수 있게 되어 있다.

센서의 앞단을 흐름 방향에 맞추고, 측면의 구멍(외측의 관)은 흐름의 영향을 받지 않기 때문에 여기에는 정압을 생성된다. 한편, 앞단에 있는 구멍(안쪽의 관)에는 정압과 흐름에 의한 동압을 합한 전체 압력을 알 수 있으며, 이 전체 압력으로부터 정압을 뺀 차압(동압)을 측정해 베르누이의 식을 적용하여 유체의 속도를 계산할 수 있다.

이와 같이, 측면 구멍(정압구멍)을 통해 한번에 전체 압력과 정압 모두를 측정하는 타입을 피토 정압 튜브라고 불린다. 좁은 의미에서 센서는 는 측면으로 정압용 구멍을 가지지 않고, 전체 압력만을 측정하는 것이다. 이 경우 정압은 센서와 다른 위치에 설치된 정압구멍으로부터, 센서 혹은 계기로 유입된다.

어느 정도 이상 고속의 항공기에서 피토 튜부는 가장 일반적인 속도 계측 수단이다(비행선 정도의 저속이 계측 하한선이다). 다른 항공기에 비해 상대적으로 양력이 적은 제트 전투기 등에서는 특히, 착륙시 대기속도를 모르는 것은 치명적이므로 이륙전에 피토 튜브을 쒸운 커버 제거 확인 작업이 매우 중요하다.


설치 위치

정확한 측정을 위해서 피토 튜브는 항공기 경계층의 외측이면서 흐름의 산란이 작은 장소에 설치된다:

기수 앞단 - 현대의 전투기이나 다소 미라주 F1에 많다. 또한 시험 비행을 실시하는 프로토 타입의 항공기에서는 한층 더 정확한 계측이 요구되기 위해 긴 붐 형태로 설치되는 경우가 많다.

기수 측면 - 여객기헬리콥터에 많다. 측풍의 영향도 고려해서 보통 기수의 양측면에 설치된다.

날개 밑 - 단발의 소형 프로펠러기 등에서 기수에 설치할 수 없는 경우, 동체로부터 약간 떨어진 날개 아래쪽 면에 놓이는 일이 있다.

기수 측면과 날개 밑의 경우, 유속이 늦은 항공기 경계층으로부터 거리를 얻기 위해서 보통 L자형으로 굽힐 수 있고 있다. 정압구멍을 따로 가지는 시스템의 경우, 측풍에 의한 오차를 경감하기 위함이다. 정압구멍은 보통 동체 양측면에 설치된다.

  • 2012.02.12 01:44 ADDR 수정/삭제 답글

    피토관이내여 ㅋ동압을측정하정
    이분의일로브이제곱

[헬기] 헬리콥터 날개 크기의 한계

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 2. 22:27
**헬리콥터 블레이드 크기의 한계**


헬리콥터가 개발된지 100년 정도 되갑니다. 많은 종류의 헬리콥터가 개발되었고, 연구되어지고 있습니다.
지금 운용중인 헬리콥터 중에 세계에서 가장 큰 헬리콥터는 러시아의 Mi - 26 Halo 입니다. 수송능력은 미국의 C-130 수송기기와 같을 정도로 매우 큰 녀석입니다. 그런데, 이 보다 더 큰 헬리콥터도 만들 수 있을까요 ? 이론적으로는 불가능 하지 않지만, 현실적으로 불가능 하다고 합니다. 블레이드가 크면 클수록 로터를 지나는 공기의 속도가 너무나 커져서 준비되어진 착륙장 외에는 착륙할 수 없으며, 회전면하중이 크기 때문에 안전한 자동회전 특성을 얻기 어렵게 됩니다.

현재 회전면하중의 최대치는 50kg/m² 정도라고 합니다. 하지만, 블레이드의 모양을 변화시키면 충분히 뛰어넘을 수 있지 않을까 합니다.

음... 제 개인적인 생각입니다만, 현재 블루엣지라 해서 블레이드의 모양을 변화시켜 헬리콥터 소음의 주범을 제거하는 데 성공한 사례가 있습니다. 즉, 블레이드의 변형이 바로 헬리콥터의 혁신이 아닐까 합니다. 그리고, 비행기의 날개에 '윙릿' 이라는 것을 장착해 날개의 길이는 줄이고 양력은 높이고, 와류현상을 줄인 것이 있습니다. 이것을 이용해, 헬리콥터의 블레이드에 약간의 윙릿을 부여한다면, 더 많은 양력을 발생시키고, 날개 끝 와류를 제거함으로써, 소음까지 줄일 수 있지 않을까 합니다.

... ?
이것은 이상과 현실의 괴리 ...

난... 그림판과 거리가 있는 것 같군......

** 수정 **
쓰고나서 곰곰히 생각해 보니 바보같은 소리를 지껄였네요...
위에 처럼 하면, 날개의 끝에서 양력이 커지는데 그러면 비틀림을 주는 이유가 무색해지고, 진동으로 인해 비행자체가 불가능하게 된다는 것을요....

[엔진] 흡입구 모래 분리기

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 1. 23:34
**엔진의 흡입구 스크린과 모래 및 얼음 분리기**




비행기 엔진에 모래 같은 이물질들이 들어가면 큰일 나죠. 그럼 그것들을 막아줄 스크린을 설치해 주어야 합니다.
하지만, 공기흡입구 앞에 떡하니 스크린을 장착하면, (저도 솔직히 장착하면 어떨까 생각해봤었는데...) 비행중 스크린에 성애가 껴서 공기 유입에 방해를 주며, 스크린 피로로 인해 더 많은 정비 문제를 유발하여 사용되지 않는다고 합니다.

보니까, 어떤 전투기는 이.착륙시 앞에 뚤려있는 흡입구를 막고 위에 있는 판을 열어서 그 곳으로 숨을 쉬게 하는 기술을 사용한다고 합니다. ( 굿 아이디어 !)

엔진 흡입구에 설치하는 스크린은 원심불리기와 같은 원리로 모래가 섞인 공기를 빠르게 유입해서 회전시킨 다음 필터를 통해 공기는 빠져나가게 하고 모래만 쌓이게끔 만든 장치입니다. 이것은 사용자의 판단에 따라 장탈될 수 있습니다.

(그림판으로 열심히 그렸습니다 ... ;;)

모래분리기에서 흡입부분은 모래입자와 다른 작은 파편들이 원심하중에 의해 참전트랩(sendiment trap)으로 바로 보내지도록 되어있습니다.

그런데 이런 걸 장착한 항공기는 지금 까지 단 한번도 본적이 없네요 ... ;;

참고로, 맨 위의 사진은 엔진 테스트중인 사진입니다. 보면은 엔진의 앞에 스크린이 달려있는 무언가를 장착해 놓은 것을 볼 수 있습니다. 이것의 이름은 벨 마우스 흡입구 (Bellmouth) 로 입구가 넓고 안쪽으로 갈수록 좁아지는 형태를 하고 있습니다. 이를 수축형이라 하며, 높은 항력을 만들지만 공력효율이 좋아 저속도에서 항력이 상쇄되는 이점이 있습니다. 그래서 헬리콥터 등에서 많이 사용되어집니다.

  • C_Kan 2012.12.22 03:24 ADDR 수정/삭제 답글

    한국은 모래같은 미세 이물질들이 그렇게 날라다니지 않으니 장착해봤자 무게만 늘어나고 쓸모도 별로 없기 때문이 아닐까요?(황사가 오더라도 잘 작동하던 엔진이 바로 연소정지 되진 않으니까요...다만 점검시간이 늘어날뿐이죠 ㅠㅠ)

[연료] 항공유, 제트유

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 1. 19:58
**항공유 / 제트유**

스크랩입니다.
이 글은 '항공지킴이' 님이 2004년 작성하신 글입니다.


항공기에 사용하는 연료는 어떤 것일까요 ?

 

 유공 엔크린, 엘지 테크론 아니면 쌍용 슈퍼크린일까?

 

물론 그 어느 것도 아닙니다.

 

 항공기에는 자동차용 휘발유를 사용할 수는 없습니다.

 

 왕복기관을 장착한 항공기에는 가솔린이 사용되기도 하지만 이는 자동차용

 

가솔린과는 사용 조건이 다르며 요구되는 성질도 다른 항공용 가솔린입니다.

 

 가스터어빈 엔진을 장착한 제트 항공기에 사용하는 연료는 등유(Kerosene)에

 

휘발유 혼합물과 산화방지제, 부식방지제, 빙결방지제, 미생물살균제 등을

 

첨가한 것으로 군용인 JP-4, JP-5 등과 민간 항공기용인 A형, A-1형, B형

 

등이 있으며, 현재 사용하고 있는 것은 JET A-1이라는 이름의 제트연료입니다.

 

 이 연료는 자동차용 가솔린에 비하여 단위 중량당 발열량이 높고, 영하45C에서도

 

얼지 않을 정도로 빙점이 낮으며, 화재 발생을 방지하기 위하여 인화점이

 

높습니다. 그리고 연료 조정장치가 매우 정밀하게 작동되기 때문에 점성이 낮고

 

깨끗해야 합니다. JET A-1은 무색(Water White), 혹은 엷은 호박색(Pale Amber)

 

을 띄고 있으며 현재 국내5개의 정유 회사로 부터 공급 받고 있습니다.

 

 가스터어빈 기관은 왕복기관에 비하여 기계적 효율이 떨어져 연료가 많이

 

소모됩니다.

 

속칭 연비가 나쁜 엔진이며 따라서 많은량의 연료를 탑재해야 합니다.

 

B747-400 의 경우 최대382,500파운드( 약 1146드럼, B747-400 항공기의

 

최대이륙중량의 약 45%에 해당하는 무게)의 연료를 탑재하며 시간당

 

 연료 소모량이 13,397리터(71드럼)나 됩니다.

 

자동차를 운전하다가 연료지시계가 바닥을 지시하고, 경고등  " FUEL

 

LOW " LIGHT가 켜진 상태에서 차를 몰아 본 경험을 가지신 분들은 충분히

 

느끼셨을 것으로 사료됩니 다만, 비행중 연료가 모자란데 내릴 수 있는 공항이

 

가까이에 없을 때는 능히 상상하고도 남음이 있겠지요. 그래서 비행기에서

 

가장 중요한 것은 엔진도 아니요, 자동조정장치도 아니고, 바로 연료랍니다.

 

 그렇게 중요한 연료이니 미리미리 충분하게 싣고 다니면 좋으련만------ ,

 

글세요 ?

 

 위에서 말한 것과 같이 항공기 무게중 연료가 차지하는 무게가 크다 보니

 

연료를 많이 싣고 싶어도 그럴수 없지요. 연료를 싣는 만큼 짐(사람 포함)을

 

덜 실어야 하니 돈도 못 벌고, 비행기 무게가 많이나가 연료소모량도 증가하니

 

기름이 기름을 축내게 되는 꼴이 되지요. 그래서 보다 많은 짐을 싣기 위하여

 

비행 구간에 꼭 필요한 만큼의 연료만 싣는 게 경제적이라는 말이 됩니다.

 

그래서 착륙할 때 안전을 보장할 만큼의 연료가 남도록 출발시

 

적당한 연료를 탑재하는 것이지요.

 

 여기서 적당한 연료라 함은 항공법에 도착지 공항의 기상 및 공항

 

이상 상태에 대비하여 목적지 공항까지 비행하는데 필요한 연료 이외에

 

추가로 탑재 하도록 의무화 되어있고 이것을 " 법정연료"  라합니다.

 

 예를 들면 계기비행을 하고 교체 비행장이 요구될 경우 다음의

 

연료량을 모두 더한 연료량을 탑재하여야 합니다.

 

  1) 최초 착륙 예정지까지 비행하여 1회의 착륙접근과

 

      실패접근을 위해 필요한연료량

 

  2) 순항 속도로 교체 비행장까지 비행하는데 필요한 연료량

 

  3) 교체 비행장 상공에서 30분간 체공과 접근을 위해 필요한 연료량

 

  4) 연료소모 증가 대비량

 

     ( 4%에서 10%까지 엔진이나 항공기 노후로 인한 항공사 방침 )

 

 위에서 보듯이 항공기는 안전한 운항을 위하여 복잡한 방식으로

 

연료량을 계산하여 탑재합니다.

 

 이 업무가 운항관리사(Dispatcher)의 주요 직능중 하나랍니다

[엔진] 터보팬엔진 vs. 터보제트엔진

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 1. 15:40
**터보팬엔진이 터보제트엔진을 대체하는 이유**

책을 읽다 흥미로운 내용이 있어서 끄적여 봅니다. ㅎ


 잘 알다싶이 터보팬엔진은 터보제트엔진에 커다란 팬을 장착한 것이다. 대부분의 여객기 등에서 사용되고 있는데, 이유는 연비가 좋고 소음이 적기 때문일 것이다. 그렇다면 터보팬 엔진이 터보제트엔진에 비해 어떻게 연비가 더 좋은지 알아보자.

터보팬엔진의 장점 !
a) 팬의 배기에 의해 낭비되는 운동에너지의 양이 더 적어 추진효율을 좋게 한다.

b) 터보제트에 비해 터보팬엔진은 대기에 그냥 낭비되는 운동에너지의 양이 적다.

예를 들어, 한 터빈엔진 비행기에서 배기가스로 10 (단위질량 : 322 lb 파운드를 중력계수 9.8 로 나눈 값) 을 방출하고 있다. 그리고 배기가스의 속도는 1,000 ft / sec (300m/s) 이다.

-- 운동에너지 : K.E  =  ½ mV²  =  ½ × 10  ×  1000 ²  =  50,000 ft.lbs ( ft.lbs 는 힘*거리 로서 Fs와 같습니다.)
즉, 엔진에서 50,000 이라는 수치의 힘이 소요된 것입니다.


다음은, 위와 동일한 비행기에서 배기가스 속도만 두 배가 되었다고 하면,

--운동에너지 : K.E  =  ½ × 10  ×  2000 ²  =  20,000 ft.lbs

속도는 일정하고 배기가스의 단위질량이 두 배가 되었다고 하면,

--운동에너지 : K.E  =  ½ × 20  ×  1000 ²  =  10,000 ft.lbs

결론 적으로 최소의 연료로 최대추력을 얻으려면 되도록 많은 공기유량으로 가속은 적게시켜야 합니다. 고 바이패스 터보팬 엔진이 그러한 경우인데요, 바이패스 비가 높을 수록 배기가스의 질량이 높아지므로 그러하다고 합니다.  또, 이것은 저속영역의 비행기에 고속배기의 엔진은 비효율적이라는 것을 증명해준답니다.

  • 잡동사니 2012.08.07 14:23 ADDR 수정/삭제 답글

    글을 읽다... 몇 가지 의문이 듭니다...
    내용상 말씀하시려는 것이 무엇인지는 파악됐으나 계산이 좀 문제 인것 같네요..

    1. lb가 질량? 아시겠지만 계산엔 질량이 들어가야 하는데..lb를 g로 나눈다고 질량단위의 lb가 된다...는건 무리가 있겠네요.. 단위계를 바꿔써 보시는게 좋지 않을까요..?

    2. 1,000^2=1,000,000
    계산 결과가 만 단위로 끊어지는 걸 보고 깜짝 놀랐습니다;;;

    혹여 제가 잘못된 지적을 한 것이라면 먼저 사과드리고 충분한 설명도 부탁드리겠습니다.

    • Favicon of https://heliblog.tistory.com BlogIcon 블루엣지 블루엣지 2012.08.07 22:47 신고 수정/삭제

      아. 오류가 많이 있었네요,, ; 제대로 확인도 안해보고 글을 썼네요.. 죄송합니다...

      322파운드를 중력계수로 나눈 것을 단위질량으로 할때 10이라고 가정한것입니다.
      m = 10lbs.sec"/ft
      V = 1,000ft/sec

      K.E = 0.5 * 10 * 1,000" = 5,000,000 ft.lbs(낭비된 에너지)

      계산한 값은 5만이 아니라 5백만이 되겠네요.

      지적 감사합니다 ^^

[단위] 길이 / 무게 / 속도

2012 포스팅 자료실 2012. 1. 1. 13:21

길이 / 무게 / 속도
1. 1 피드(ft)
-30.48 cm

2. 1 마일(mile)
-1609.344 m  ,  1.609344 km

3. 1 야드(yd)
-91.44 cm  ,  0.9144 m

4. 1 파운드(lb)
-453.59237 g  /  0.453592 kg

***
5. 1 마하(mach)
-340 m/s   ,   661 kn,   1224 km/h

6. 1 노트(kn)
0.514 m/s  ,  1.852 km/h   ,   0.001513 마하

[카페] 항공정비사 카페

2012 포스팅 자료실 2011. 12. 31. 16:52

 


이곳의 글을 모두 읽으려면 몇날 며칠을 컴퓨터 앞에 있어야 하지 않을까 합니다. 이 카페에 들어왔다 나오면 항상 새로운 마음가짐을 갖게 되고, 제 도전정신을 불러일으키네요.

항상 부족함을 느낌니다.

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[엔진] 가스터빈엔진의 장점

2012 포스팅 자료실 2011. 12. 31. 08:16
**가스터빈엔진(터보제트엔진)과 왕복엔진(피스톤엔진)**


잘못된 생각 중 하나가, 가스터빈엔진이 왕복엔진보다 연료를 더 많이 소모한다고 생각하는 것인데요, 뭐 이말도 옛날 사람들이 하던 말이니 지금은 공감가진 않겠네요.. ;;

가스터빈엔진은 매우 많은 연료를 소모하지만, 더욱 많은 출력을 내기때문에 연비(연료효율)가 왕복엔진에 비해 월등히 높습니다. 하지만 저속에서는 얘기가 다르지만요,

다음은 왕복엔진에 비해 가스터빈엔진의 장점들입니다.



1. 엔진개발에 소요되는 시간이 현저히 줄어든다. 가스터빈엔진이 설계, 제작되어 실제운용에 소요되는 시간은 피스톤 엔진의 1/4에 불과하다.

2. 생산이 더 단순하고 빠르다. 가스터빈엔진의 구성 부품수는 피스톤엔진의 1/4에 불과하다.

3. 가스터빈엔진의 각 부품들은 각기 특정한 기능을 수행하므로 출력 요구조건에 맞게 그 성능이 입증된 기존 엔진의 크기를 바꾸는것이 가능하다.

4. 가스터빈 엔진의 경우 출력이 반복되지 않고 연속적으로 얻어질 수 있다. 이로 인해 작동압력이 낮아질 수 있으므로 전체 구조나 케이싱, 덕트 등이 가볍고 쉽게 조립이 가능하다.

5. 거의 대부분의 구성 부품이 회전 구성품이기 때문에 가스터빈엔진은 진동이 거의 없다. 따라서 항공기 기체의 무게를 절감할 수 있으며, 정확한 조종 및 조준이 가능하다.

6. 엔진 내에 왕복부가 없으므로 좀더 높은 운용 회전속도를 유지할 수 있다. 또한 이로 인해 전면 면적이 줄고 기체 중 엔진이 차지하는 공간이 줄어들어서 추력 - 무게비가 개선된다. 가스터빈제트엔진의 경우 그 무게가 피스톤 엔진에 비해 1/4 정도이고 부품이 밀집되어 있어 차지하는 공간이 작아져, 항공기 전체 구조의 무게를 크게 절감시킬 수 있다.

7. 가스터빈엔진은 해면고도에서 보다는 높은 고도에서 더욱 효과적이다. 따라서 고도에 따라 출력을 유지하기 위한 복잡한 과급기 계통이 필요하지 않다.

8. 피스톤엔진에 비해서 가스터빈 엔진은 더 빠른 속도에서 효과적으로 기능을 수행한다. 이는 배기속도와 공기 유량이 늘어날수록 램압력이 더 커지기 때문이다.

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제트엔진 발명기

2012 포스팅 자료실 2011. 12. 31. 02:41
**프랭크 휘틀의 원심식 제트엔진 발명기**


한평생 비행기의 심장을 연구하셨던 영국의 프랭크 휘틀의 원심식 제트엔진 발명기 입니다.
비록 독일의 축류식 제트엔진에 이기진 못했지만 비행기 역사에 한 획을 그으신 분입니다.

프랭크 휘틀은 영국 왕립 공군 사관학교 생도 시절 가스터빈 엔진을 항공기 추진에 사용할 것을 주장하는 논문을 썼다. 그는 지상 설치형 터빈 엔진의 산업적 이용이 진전되고 있는 것을 알고 엔진의 무게를 충분히 가볍게 할 수 있다면, 비행시 유입공기의 램 효과로 인해 효과적인 항공기 동력 장치가 될 만큼 충분한 동력을 제공할 것이라고 생각했다. 1930년대에 그는 그의 원 논문의 아이디어에 기초하여 최초의 터보 제트 항공기 엔진의 특허를 받았다. 그의 엔진은 터빈 바퀴로 구동하는 Moss 박사의 것과 유사한 압축기 임펠러를 사용하였다.

30년대 초기에 휘틀은 왕립 공군에서 정규 장교로 봉직하면서 왕복엔진 항공기의 설계기술자와 시험조종사를 맡았다. 왕복엔진은 그 당시 급속도로 발전하는 단계였고 휘틀은 "고도와 최고속도의 명백한 한계성" 이라고 언급한 것에 대해 만족하지 못했었다. 1930년과 1935년 사이에 휘틀은 모든 지원 수입이 고갈되어갔다. 그의 터보 제트 엔진 제작에 필요한 정부 또는 개별 지원을 충분히 얻어내지 못하였다. 투자상의 의견으로는 그의 엔진이 비행에는 적합하지만 사업으로서는 비실용적이라는 생각이 만연했었다. 그는 실망하여 그의 특허를 갱신조차 하지 않고 그의 아이디어를 제쳐 놓았다. 그러나 1936년에 유럽의 군사증강과 정치 불안으로 인해 그의 친구들은 개인회사를 설립하여 그에게 시제품 엔진 개발을 시작하도록 독려하였다. 이러한 제안으로 그는 전적으로 개인 자금을 지원받아 Power Jets, Ltd. 를 설립하기에 이르렀다.

Power Jets 사에 의해 개발된 엔진은 순수한 반작용 터보 제트였다. 즉, 엔진의 총추력은 추진 노즐에서 나오는 뜨거운 기체 유출에 대한 반작용으로 부터 나오는 것이었다. 그 엔진은 임펠러 형식 압축기, 다수의 캔 연소실 및 일단 터빈 휠로 되어 있다. 오늘날 가스터빈 엔진은 이 설계로부터 명칭을 따 냈으며, 이 엔진은 가스의 흐름이 압축기 임펠러에 부착되어 있는 터빈 휠을 구동시켜서 압축기 임펠러를 구동시킨다.


1937년에 휘틀의 시제품 엔진은 시험대에서 성공적으로 시운전을 한 최초의 항공용 가스터빈 엔진이었다. 이 엔진은 시험대에서 약 3,000축 마력을 출력하였다. (그 당시에 이와 유사한 엔진을 개발했던 독일인은 휘틀의 발전단계에 미치지 못했다.)

휘틀은 1953년에 그의 저서 '제트 개척자의 이야기'를 출판했는데 그가 극복하기에 가장 커다란 장애요인은 연소실과 터빈 부분에 필요한 고온에 견기는 고강도 금속을 구하는 것이었다. 휘틀은 3년이나 걸려 시험을 되풀이하여 비행을 완전하게 할 수 있는 연소실을 처음으로 제작하였다. 그것은 10개의 분리된 연소실이었다.

1941년 5월, Whittle W-1은 글로스터 항공사에서 새롭게 준비한 Model E 28/39에 장착하였다. 그 항공기는 순조롭게 설계속도 180m/s로 최초의 시험비행을 했다. 이와 유사한 설계이지만 추력이 좀더 나아진 W-2 엔진 개발이 즉시 착수되었다. 이 엔진은 1943년에 Meteor 라고 불리우는 쌍발 항공기에 동력장치로 사용되었다. 나중에 Meteor 항공기는 제2차 세계대전의 유일한 제트 대 제트 대결인 독일의 V1 펄스제트 부즈 폭탄과 성공적으로 교전하였다. 휘틀은 그의 엔진 생산에 종사하면서도 여러 가지 다른 엔진 형식에 대한 실험 연구를 하였다. 1936년에 그는 최초로 터보 팬 엔진의 특허를 냈고 가스터빈을 사용하여 프로펠러를 구동하는 제안을 발표했으며 축류 압축기가 있는 기본적인 초음속 비행엔진을 개발하였다.

1945년에 휘틀은 가스터빈 엔진의 잠재력에 대한 그의 심오한 이해를 나중에 보여주리라고 기록하고 있다. 거기서 그는 다음과 같이 말하고 있다. "항공기의 가스터빈은 의심의 여지없이 정착될 것이다. 나는 수년 내에 그것이 경비행기를 제외한 모든 항공기에서 왕복엔진을 대체하게 되리라고 예상한다. 현재 사용하고 있는 것보다 훨씬 큰 고출력에서 보다는 저출력용의 설계가 더 어렵기 때문에 경항공기에 대해서는 유보하기로 한다. 그러나 가스터빈은 경항공기 분야에도 침투할 가능성은 있다."

"고속에서와 적정 거리에서는 터보 제트가 적합하지만 저속과 원거리에는 프로펠러를 구동하는 가스터빈이 사용될 것이다. 나는 개인적으로 적정 속도에서 덕트가 있는 팬을 구동하는 데 가스터빈을 사용하는 강력한 경우가 있다고 생각한다. 연료 소모면에서 보면 강력한 주장을 할 수는 없지만 터빈 프로펠러 결합(터보 프롭)과 비교해 볼 때 소음이 적고 진동이 없다는 면에서는 중요한 이점이 있다. 더욱이 민간 항공기에 있어서 눈에 보이는 회전을 제거하는 것은 심리적으로 상당한 요소가 될 수 있다."

"가스터빈 고유의 속도 가능성은 세계의 비행속도 기록에 따르면 270m/s 이상으로 명백하게 나와 있다. 그보다 훨씬 더 높은 속도도 가까운 장래에 분명히 달성될 것이다. 동력장치에는 속도 제한은 없다. 사실 속도가 높으면 높을수록 효율성과 출력은 더 커진다. 그러므로 더 높은 속도의 달성여부는 터빈 설계자 보다는 항공기 설계자에게 더욱 달려있다. 나는 항공역학적 발전으로 초음속 달성이 가능하게 되는데는 그리 오래 기다리지 않아도 되리라고 생각한다."

"원거리가 고속도와 조화되려면 높은 고도 비행이 필요하다. 그러므로 객식 여압 개발이 대단히 중요하다. 머지 않아 가스터빈, 항공기, 객실여압의 개발과 더불어 무선 및 레이더 항법 지원을 받아 약 12000m 고도에서 약 220m/s 속도로 장거리 운항하는 여객기를 보게 될 것이다."

"항공기 가스터빈의 발전은 설계자들의 관점에서 상당히 중요한 변화를 필요로 한다. 그래서 엔진과 항공기는 실상 서로 독자적으로

개발해 왔으나 가스터빈 동력 항공기는 이러한 절차로 이루어지지 않는다. 터빈의 성능은 항공기 내의 장착에 매우 의존적이며 장착은 항공기 항력특성에 대단히 영향을 미친다. 동력장치와 항공기 구조는 각각이 서로에 꼭 맞게 만들어져야 한다. 가스터빈에 필요한 개발시기가 짧기 때문에 이 절차는 따르기 쉬워야 하는데 엔진의 성질상 어떠한 성공적인 기본 설계라도 새로운 개발 고충문제를 도입하지 않고도 상하 조정이 가능하기 때문에 특히 더 그렇다. 정말로 이것은 대단히 중요한 특성이다."

"우리는 여전히 이 공학 분야의 초기에 있으며 우리 앞에는 무한한 가능성이 있다. 왕복엔진으로 가능한 변화는 압축, 연소 및 팽창행정이 같은 기관 즉 실린더에서 일어난다는 사실로도 한계가 있다. 우리는 축류 압축기, 원심식 압축기 또는 이들의 결합으로 압축행정을 수행할 수 있다. 연소실은 여러 형태 중에서 한 가지를 취할 수 있고 터빈에서는 많은 변화가 가능하다. 주 구성품 배열, 결합에도 다양한 방법이 있고 또 덕트가 있는 팬, 열교환기, 후기연소 및 다른 개발품을 사용해도 될 가능성이 있다."

"현재까지 항공기 가스터빈 개발에 두 노선이 명백해졌는데 원심식 압축기 이거나 축류식 압축기의 사용으로 특징지을 수 있다. 나는 자주 궁극적으로 어느 것이 우세하게 될지 질문을 받는다. 나의 견해는 둘다 각각의 분야라는 것과 둘이 결합되는 여러 형태가 있을 것이라는 것이다."

"대부분의 사람들은 터보 제트가 연료소모율이 높다고 한다. 터보 제트가 연료를 많이 사용하는 것은 사실이지만 그것은 많은 출력을 내기 때문이다. 사실 약 270m/s 속도에서 추력마력에 대한 연료소모는 같은 속도에서의 피스톤 엔진과 프로펠러 결합형에 대한 연료소모보다는 적다. 그러나 훨씬 낮은 속도에서 터보 제트는 연료소모 면에서는 정통적인 동력장치에 비해 불리하지만 가스터빈/프로펠러 결합형(터보 프롭)은 그렇지 않다. 가스터빈이 사용되는 어떤 형태이든지 간에 동력장치의 중량이 매우 낮다는 것은 중요한 보상요인이 된다. 복합엔진 즉 왕복엔진과 터빈의 결합형에서는 연료소모의 적음이 중량증가, 복잡성, 오랜 개발시간 및 장착의 어려움 등을 충분히 보상하는지 여부는 의문스럽다. "

휘틀은 그의 엔진 만큼 가스터빈 산업에서 개인적인 성공과 인정을 받지 못했다. 전쟁기간(1935~1945) 동안에 정부는 그의 특허권에 대해 더 많은 통제를 가해서 많은 제조업자들에게 나누어 주고 휘틀의 몫을 감소시켰다. 1948년에 공군준장으로 퇴역하기 전에 그는 더이상 가스터빈 엔진 분야에서 일하지 않았다. 그의 퇴역직후 정부의 몇몇 인사들은 그가 전쟁성과와 항공의 미래에 대한 기여도를 깨닫게 되었다. 그래서 그는 기사(Knight) 칭호를 받아 Frank Whittle sir (프랭크 휘틀 경)이 되었고, 수년에 걸쳐 프랭크 경은 사적인 산업고문으로 활발하게 활동해 왔으며 가스터빈 엔진 영역에서 고문이자 저자로 활약했다.


다음은 휘틀에 대한 동영상입니다.




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  • 오진유 2012.12.10 00:08 ADDR 수정/삭제 답글

    감사히 읽고 있습니다.

고양이 vs 헬리콥터

2012 포스팅 자료실 2011. 12. 29. 08:54


고양이는 헬리콥터를 뭐라고 생각할까요? ... 제 생각엔 시끄러운 잠자리 정도 ... ?
신기한가 봅니다 ㅎ 귀엽네,


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[Surion] 수리온 헬기

2012 포스팅 자료실 2011. 12. 29. 00:08
Surion Helicopter _ _ _ KAI _ _ _ KUH
**[Surion] 수리온 헬기**

들어가기 앞서 KUH의 명칭인 '수리온'은 이병준이라는 군인이 공모전에 '수리 + 온(숫자 100의 순우리말)'을 내어 지어지게 된 것이다..


 국내 항공산업의 자존심인 KUH (Korea utility helicopter) 수리온 헬리콥터는 유로콥터사(EC)와 공동개발한 다목적 헬리콥터이다.
미국의 UH-1 (휴이)  과 MD-500  (카이유스) 를 대채하기 위해 고민하던 정부는 2005년 국내기업인 KAI와 유럽의 유로콥터에게 생산을 부탁했으며, 지난 2009년 7월 31일 처음으로 출고되었으며, 2010년 12월 말 양산 1호기가 출시되었다.



 수리온은 1,900shp 출력의 T700 - GE - 701K 2개가 들어가며, 연료는 최대 1톤 정도 들어간다. 최대 속도는 270km/h 이며, 조종사를 포함해 10명 정도 탑승가능하다.


수리온의 기동성은 뛰어나진 않지만, 산악지형이 많은 우리나라에겐 적합한 성능이다. 분당 150미터 이상의 속도로 수직상승할 수 있으며,
높은 산에서도 호버링(공중정지)이 수월하다고 한다. 
 
수리온의 대당 가격은 160~180억 정도인 것으로 추정이 나고 있다. 경찰청에서 계약할 당시 대당 168억을 책정한것으로 알려져있다. 

 T-50 고등훈련기를 록히드마틴에서 기술을 받아 만들었듯이, 수리온도 유로콥터의 기술을 받아 만들어졌다. 현재 수리온의 60% 정도는 국내에서 생산/연구되고 있지만 나머지는 외국기술이라는 것이 조금 안타깝다. 하지만 이를 바탕으로 더욱 국내기술이 성장했다는 것이 무척 자랑스럽다.

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[C-130] 로켓단 허큘러스

2012 포스팅 자료실 2011. 12. 26. 16:22

**C-130  -  허큘러스에 로켓을 달다**


우리가 영화나 뉴스에서 흔히 만나게 되는 C-130 허큘러스를 모르는 사람은 드물것이라 생각됩니다.
이 허큘러스에 로켓을 달아 이.착륙을 재밌게 하는 영상이 있습니다. 처음에는 로켓을 미사일 터렛으로 착각할뻔했는데.. 미사일보다 충격적이었습니다.

애니메이션 에어리어88에서 주인공이 자신의 '타이거'에 로켓을 달고 짧은 활주로를 이륙하는 것을 본적이 있는데 이를 실제 군용기에 적용했다니 믿기지가 않습니다.



이는 실제로 로켓을 이용해 낙하한 수하물(탱크)이 땅에 근접할 때즘 역분사해 탱크를 안전하게 착륙시키는 영상입니다.


로켓을 이런데 사용할 만큼 여유롭지 않은 우리나라 군은 벌집모양 박스로 감싸고 감싸서 조심스럽게 낙하시킨답니다.
근성면에서는 우리나라가 더 대단한것 같습니다 ㅎ

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전파/안테나/레이더의 원리, 이용

2011. 12. 26. 13:23

보호되어 있는 글입니다.
내용을 보시려면 비밀번호를 입력해주세요.

갤탭 지친다...

2011. 12. 22. 22:54

보호되어 있는 글입니다.
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[헬리콥터] 헬리콥터 원리/이용

2012 포스팅 자료실 2011. 12. 21. 17:16
**[헬리콥터] 헬리콥터 원리/이용**

헬리콥터의 원리 / 이용

목차
1. 에어포일, 이륙원리
2. 메인로터, 테일로터
3. 조종원리
4. 터보샤프트엔진
5. 헬리콥터의 이용
6. 헬리콥터 사진


꾹한번 눌러주세요~!!

1. 에어포일
 헬리콥터나 비행기가 하늘을 날 수 있는 이유는 빠른 속도로 날개를 움직여 양력을 발생시키기 때문이다. 이는 크게 헬리콥터가 속하는 회전익 날개와 비행기인 고정익 날개로 나뉜다.
 비행기의 날개는 유선형 곡선으로 만들어지며 이를 에어포일이라 한다. 에어포일이 공기를 빠르게 지나가게 되면 위아래 압력차가 나게 되는데, 윗면은 공기가 빠르게 흘러 압력이 낮아지고 아랫면은 공기가 느리게 흘러 압력이 높아진다. 즉, 공기는 고기압에서 저기압으로 흐르는 성질이 있기 때문에 아랫면의 공기가 위로 올라가려고 힘을 작용하게 된다. 이 힘을 양력이라 한다. 


 이때, 헬리콥터는 이 날개를 회전시키면서 에어포일의 각도를 조절해 고도를 조절한다.
컬렉티브 조종간을 위로 올리면 스워시판이 들어올려 지면서 그와 연결된 로터의 깃각이 커지게 되어 결과 적으로 헬리콥터가 올라가게 된다.  밑의 애니메이션을 보면 붉은색과 파란색 판이 보이는데, 이것이 스워시판이며, 이 두판은 베어링으로 연결되어 있다.



2. 메인로터, 테일로터
 메인로터가 왼쪽으로 회전하게 되면 그 반작용으로 기체는 오른쪽으로 움직이게 된다. 이를 토크라하며, 꼬리날개를 이용해 이 반작용을 억제시키는 것을 토크상쇄라 한다. 꼬리날개를 이용해 최초로 헬리콥터를 만든 사람은 러시아의 시코르스키로서 미국 시코르스키사의 창립자이기도 하다. 보통의 꼬리날개가 들어간 헬리콥터를 쓰는 유럽과 미국에 반해 러시아는 특유의 동축반전기술을 사용한 헬기를 많이 제작한다. 동축반전헬기는 꼬리날개를 사용하지 않고 서로 다른 두 메인로터를 반대로 회전시켜 토크를 상쇄시키는 헬리콥터이다.

 


3. 조종원리
 헬리콥터의 조종기로는 크게 사이클릭 조종간, 컬렉티브 조종간, 방향패달이 있다. 과거에는 조종간과 장치들이 직접연결되었지만, 현재는 플라이바이와이어(Fly-By-Wire)를 사용해 전기적인 신호를 이용해 와이어를 컨트롤하는 방식으로 변화하고 있다.
앞서 봤듯이 기체의 고도를 조절하는데 이용하는 것이 컬렉티브 조종간으로서, 조종사의 왼편에 자리하며, 기체의 기울기를 조절하는 것이 사이클릭 조종간으로서, 조종사의 다리 사이에 존재한다. 기체의 방향을 조절하는 것은 꼬리날개의 깃각을 조절하는 방향패달이 있다. 
 



헬리콥터가 비행하는 원리는 세차운동에 따른다. 세차운동이란 고속으로 회전하고 있는 회전체에 그 회전축과 일치하지 아니하는 토크를 작용하여 회전축의 방향을 변화시키도록 힘을 가하면 회전축은 그 로터 자체의 회전으로부터 생긴 운동량 벡터와 외부에서 가한 토크의 벡터와의 합성벡터의 방향으로 가장 가까운 길을 찾아서 그 회전축의 방향을 변화시키려고 하는 운동이다.  즉, 회전하는 팽이를 앞으로 살짝 건드리면 앞으로 나아가듯이 헬리콥터의 로터를 앞으로 기울이게 되면 기체는 앞으로 전진하게 되는 것이다.

4.터보샤프트엔진
 초소형 헬리콥터를 제외한 모든 헬리콥터들은 제트엔진을 사용한다. 피스톤엔진으로는 거대한 헬리콥터를 들어올리기에 역부족이기 때문이다. 헬리콥터에 들어가는 제트엔진은 터보샤프트엔진이라 한다. 원리는 터보제트엔진과 같지만, 제트가스를 분사시키지 않고 로터축을 회전시키는데 이용한다는 차이가 있다. 
 제트엔진은 저압 압축기, 고압 압축기, 제1연소실, 제2연소실, 터빈실, 노즐로 나뉜다.
압축실에는 로터와 스테이터가 있으며, 로터에 의해 빨려들어온 공기는 스테이터에 의해 뒤쪽으로 이동되면서, 고온,고압으로 압축된다.
제1연소실에서는 이 압축공기의 일부가 연소되고, 제2연소실에서는 공기를 냉각시켜 연소가스에 넣는다. 최종연소가 이루어 지면 후부로 나가면서 구동축과 터빈축을 회전시키게 된다.



군용 헬기의 경우 적외선미사일로 부터 기체를 보호하기 위하여 배기가스를 최대한 분산시킬 수 있게 설계된다.

5. 헬리콥터의 이용
 헬리콥터는 가장쓸모있는 기계 중 하나이다. 우리나라의 경우 항공기 비율이 헬리콥터가 비행기보다 높으며, 사용되는 곳도 헬리콥터가 가장 많다.  헬리콥터가 많이 쓰이는 이유는 바로 호버링 때문이다. 호버링이란 헬리콥터가 공중에 가만히 떠있는 것을 말한다. 헬리콥터 만이 가지고 있는 호버링 기능은 헬리콥터를 더욱 쓸모있게 한다. 보통 인명구조에 가장 많이 사용되며, 수송부분에도 많이 쓰인다. 

6. 헬리콥터 사진




 

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  • 조종사 2012.01.25 20:28 ADDR 수정/삭제 답글

    안녕하세요.
    육군에서 근무하는 조종하는 조종사입니다...
    유용한정보 감사합니다.. 많이배우고가네요...

  • 검심 2012.06.12 15:58 ADDR 수정/삭제 답글

    잘 설명되어 있네요. 잘 봤습니다.

아파치 블록3

2012 포스팅 자료실 2011. 12. 20. 22:51
아파치 블록Ⅲ.......................AH-64D apache block 3

**아파치 블록Ⅲ**

 


세계 최강 공격 헬리콥터인 아파치 헬기의 블록3가 드디어 미 육군에 인도되었습니다.

아파치 헬리콥터의 블록 2 버전은 완전 무장시 기동성 저하로 인해 험준한 산속에서의 비행이 힘들었습니다. 이에 보잉사는 엔진 개혁을 감행하였고, 기존 T700 엔진의 추력을 2,830shp 에서 3,400shp로 늘렸습니다. 이 엔진에는 제너럴 일렉트릭사의 Split - torque face gear transmission (분열 - 회전 변속장치) 가 추가되었습니다.


아파치헬기에 블록3를 개발하게 된것은 이라크 전쟁때문입니다. 작전 수행을 위해 비행중이던 아파치 부대가 이라크 민병대의 매복공격을 받았고, 한 대가 추락하게 되었습니다. 이 전투 이후 미 육군은 대규모 아파치 부대가 단독으로 적진 깊숙이 들어가는 작전을 사실상 폐기하였고, 아파치의 성능 개발을 부축이게 되었습니다.

블록3에서 아파치는 제 1선에 서면서도, 먼저 무인헬기를 조종해 탐색 및 감시를 수행하고 완전 무장한 상태에서 적진을 가볍게 파고들 수 있게 되었습니다.



  AH-64D 아파치 블록3의 조종을 받게될 무인기는 영화에 자주 출연하는 리틀버드라 불리는 소형 다목적 헬리콥터입니다.
보잉은 AH-6 에 블레이드 6개를 장착하고, 아파치 블록3용으로 개발한 소프트웨어를 기반으로 하는 새 항전장비가 탑재되었습니다.
이 항전장비는 록히드 마틴에서 개발된 VUIT-2 로써, 무인기로 부터 실시간 동영상 정보와 속성정보 및 해군, 공군의 전투기로 부터 적 타개팅 정보를 얻어 효과적인 공격을 가능하게 끔 만듭니다.



아파치 헬기의 블록3의 등장은 다만 미국만의 기쁨으로 끝나지 않습니다.
우리나라의 AH-X 사업(대형공격헬기 구입사업)의 제 0순위 기종이 바로 블록3 아파치입니다. 그렇기 때문에 아파치 블록3의 등장은 미국과 한국의 기쁨이자, 러시아의 자존심을 건드리고 북한을 위기에 빠뜨리게 하는 사건입니다.

물론, 우리나라가 아파치헬기를 사게될 확률은 적다고 할 수 있습니다. 먼저, 국회의 장난질과 군의 호기심 때문이죠...
북한의 고속 수륙양용선을 막기위해서는 대형공격헬기가 매우 필요합니다. 정부는 뛰어난 통찰력과 외교력이 필요하고, 군은 기술유출에 대한 미국의 신뢰를 회복시켜야 할 시점이 아닐까 합니다.


김정일 사망!!!!
아파치 블록3

 

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