헬리콥터는 인간이 만든 동력 항공기 중에 유일하게 제자리 비행과 후진 비행이 가능한 항공기입니다. 비행기와는 구조가 많이 다른데요. 헬리콥터가 날 수 있는 원리는 무엇일까요?
로터(Rotor)에서 모든 힘을 만든다
헬리콥터가 비행하기 위해서는 로터계통이 필요합니다. 헬리콥터에 보면 선풍기처럼 돌아가는 부분을 말하죠. 위쪽에 있는 큰 부분을 메인 로터(Main Rotor)라고 하고 뒤쪽에 있는 작은 부분을 테일 로터(Tail Rotor)라고 합니다.
메인 로터에서는 양력(항공기를 하늘로 올리는 힘)과 추력(앞으로 나가는 힘)을 만들고 테일 로터에서는 헬리콥터의 방향을 잡아주는 역할을 합니다. 조종사는 메인 로터와 테일 로터를 조종하여 항공기를 원하는 방향으로 비행하는 것이죠.
여담으로 많은 분들이 잘못 알고있는 것이 로터 계통을 프로펠러라고 하는데 이것은 잘못된 것입니다. 프로펠러는 비행기나 배에 추력(앞으로 가는 힘)을 만드는 장치입니다. 일단 앞으로 이동하게 되면 비행기는 날개에서 바람을 받으면서 비행할 수 있게 되는 것입니다.
메인 로터(Rotor)가 양력 발생
먼저 헬리콥터가 지상에서 떠야 합니다. 헬리콥터가 지상에서 떠있기 위해서는 메인 로터가 회전해서 양력을 만들어야 합니다. 양력을 만들기 위해서는 헬리콥터에 붙어있는 날개를 돌려주어야 합니다. 이를 위해서 엔진에서 연료를 태워 힘을 만들고 그 힘을 메인로터에 전달하는 것이죠.
왼쪽 사진이 메인 로터 계통입니다. 회전하는 전체부분을 로터계통이라고 생각하면 됩니다. 우측이 메인로터 블레이드입니다. 헬리콥터의 날개이며 항공역학적으로 만들어진 부분입니다. 헬리콥터가 날기 위해서는 이 블레이드 피치를 조절해서 이륙하는 것이죠!
메인 로터에 붙어있는 블레이드가 회전하기 시작합니다. 이렇게 되면 비행기가 이륙하는 것처럼 블레이드도 바람을 받게 되는 것이죠. 이제 이륙 준비는 끝났습니다.
이제 항공기를 부양해야 합니다. 우리가 차를 타고 갈 때 손을 밖에 빼고 손의 각을 들어주면 손이 위로 올라가는 느낌이 들죠. 이것이 바로 양력입니다. 이 양력을 블레이드 피치 조절해서 만들어야 합니다.
그러기 위해서는 항공기 블레이드의 피치를 올려주면 됩니다. 블레이드 피치는 바람과 블레이드의 각입니다. 이 각을 올려주면서 항공기가 이륙하게 됩니다. 왼쪽 사진처럼 항공기가 이륙하지 않을 때는 각이 낮지만 항공기가 이륙하기 위해서는 오른쪽처럼 항공기의 피치각을 올려줍니다.
테일 로터(Tail Rotor)
이렇게 항공기가 이륙하게 되면 항공기는 회전하는 반대쪽으로 돌게 되어있습니다. 이런 현상을 Torque 현상이라고 합니다. Torque 현상은 작용 반작용 법칙 중 하나인 물리법칙입니다. 회전하는 물체와 연결되어 있는 물체는 그 반대방향으로 도는 것을 말합니다.
꼬리날개의 역할은 이런 Torque현상을 막아주는 것입니다. 항공기가 돌려고 하면 반대쪽으로 항공기를 밀어주는 것이죠. 테일 로터도 메인 로터와 마찬가지로 각각 브레이드의 피치각을 조종해서 항공기의 움직을 컨트롤하는 것입니다. 제자리에서 방향 전환을 하기 위해서는 테일로터의 피치각을 올려주면 되는 것이죠.
마치며
헬리콥터는 로터의 힘에 의해서 비행이 되는 것입니다. 엔진으로 메인로터와 테일 로터를 돌려주고 붙어있는 블레이드의 피치각을 조절해서 제자리 비행과 선회가 가능한 것입니다.
원본 동영상
위의 원본 동영상은 아래 있습니다. 관심 있는 분들은 참조하세요!
메인 로터 동영상
테일 로터 관련 동영상
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