[항공역학] rolling, pitching, yawing

[Brian Lee]

  항공역학

항공기 운동

비행기는 무게중심점(C.G)을 중심으로 세개의 축이 형성되어 이축을 중심으로 3가지 운동을 하게 된다.

횡축(lateral axis)

비행기의 횡축은 날개의 좌우 양끝(edge)을 연하는 직선축을 말하며 이축을 중심으로 비행기는 상하운동을 하게 되는데 이를 종요(pitch)라 한다.

종요(pitching)

비행기가 횡축을 중심으로 하는 상하운동을 종요라 한다. 종요는 비행기의 상승,하강을 말하며 비행기의 승강타(elevator)에 의해서 조종된다. 그림2-5는 승강타(elevator)에 의한 비행기의 운동을 보여주고 있다. 조종사가 조종간을 당기게 되면 미부 승강타는 위로 작용하여 승강타 상부에 흐르는 공기의 흐름을 변형시켜 미부 전체를 아래로 밀어내리는 힘이 발생하게 된다. 이에따라 기수는 상향운동을 하며 비행기는 상승자세를 형성하게 된다. 반대로 조종간을 앞으로 밀었을 경우 승강타는 아래로 작용하게 되고 비행기 미부는 상향운동을 하게 되므로 기수는 하향이 되어 강하자세를 이루게 된다.

(그림2-1) 횡축(lateral axis) 및 종요(pitching)

종축(longitudinal axis)

비행기 종축은 동체의 앞부분(nose)에서 꼬리(tail)부분을 연하는 직선축을 말하며 이축을 중심으로 비행기는 좌우운동을 하게 되는데 이를 횡요(roll)라 한다.

횡요(rolling)

비행기가 종축을 중심으로 하는 좌우운동을 횡요라한다. 횡요는 비행기의 선회하려는 힘을 말하며 비행기의 보조익(aileron)에 의해서 조종된다. 그림2-11는 보조익에 의한 비행기의 운동을 보여주고 있다. 조종사가 조종간을 우측으로 기울이면 우측 보조익이 올라가면서 풍판에 흐르는 공기의 기류를 변형시켜 영각이 감소하고 이에따라 양력이 감소되며 그 결과 우측 날개는 내려가게 된다. 좌측 보조익은 내려가면서 더 큰 만곡부를 형성, 영각을 증가시켜 양력이 증가되고 좌측날개는 위로 작용하게 된다. 따라서 비행기는 우로 횡요하는 힘이 발생한다.

 

(그림2-2) 종축(longgitudinal axis) 및 횡요(rolling)

수직축(vertical axis)

비행기의 수직축은 비행기 상부와 하부을 연하는 직선축을 말하며 이축을 중심으로 비행기는 좌우운동을 하게 되는데 이를 편요(yaw)라 한다.

편요(yaw)

비행기가 수직축을 중심으로 하는 좌우운동을 편요라한다. 편요는 비행기의 수직안정판의 방향타(rudder)에 의해서 조종된다. 그림2-12은 방향타(rudder)에 의한 비행기의 운동을 보여주고 있다. 조종사가 방향타 좌측 페달을 작동하면 방향타가 좌로 움직이며 미부는 우로 이동하면서 비행기 기수는 좌로 편요하게 된다. 우측페달을 작동하면 방향타가 우로 움직이며 미부는 좌로 이동하면서 비행기 기수는 우로 편요하게 된다.

 (그림2-3) 수직축(vertical axis)  및 편요(yawing)