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인간이 하늘을 나는데는 몇가지 방법이 있습니다.
가장 일반적인 경우가 비행기입니다. 발명도 먼저 되었지요. 그런데 다른 형태의 비행기계도 다양하게 존재 합니다. 기 중에 하나가 오토자이로(혹은 자이로콥터라고도 함) 입니다.
그 원리를 한번 살펴 보기로 할까요. 중학교때..이런 장난 많이 했었지요.
교실에서 종이를 접어서 그림과 같은 모양으로 만든 다음
원리는 간단 합니다. 낙하하는 하중으로 공기가 날개면에 닿으면 풍차처럼 날개가 돌면서 양력을 발생시키는데 그 양력이 하중을 지탱하면서 천천히 떨어지게 됩니다.
한 겨울에 고층 아파트의 벽면을 따라 상승기류가 올라 오는 경우가 있는데 이럴 때는 이 바람개비가 따라서 상승을 하기도 합니다.
오토자이로는 이와 비슷한 원리로 약간 뒤로 제쳐진 로터 아래로 바람이 계속 불어 오게 기체를 앞으로 추진시키면 로터는 그 바람에 의해 계속 돌면서 양력이 발생하게 됩니다. 그래서 비행기와 달리 회전날개가 달려 있고 헬리콥터와 달리 그 회전 날개를 동력으로 회전시켜 주지 않는데도(이륙하기 전에는 바람을 받아 회전하기 좋으라고 일단 클러치를 사용해서 동력으로 로터를 회전 시켜 줍니다. 그렇게 하지 않으면 활주거리가 너무 길어지기 때문에) 지속적으로 회전하게 되는 것입니다.
슬롭에서 글라이더가 떨어지지 않고 계속 고도를 유지할 수 있는 비결은 공기 자체가 계속 아래에서 위로 올라가고 있기(바로 상승기류이지요) 때문에 실제로는 떨어지고 있어도 지면과 상대 고도는 그대로 유지하거나 오히려 더 올라가지도 합니다.
오토자이로는 엔진으로 추진력을 발생시켜 기체를 계속 앞으로 밀어 주기 때문에 전진하면서 약간 앞으로 들려 있는 로터에서는 계속 양력이 발생합니다.
그 양력이 기체 하중 보다 크면 상승하는 것이지요. 그래서 오토자이로를 운전할 때 로터가 수평면 보다 아래로 숙으면 아주 위험한 상태가 됩니다. 비행기로 말하자면 실속처럼 양력이 발생하지 않고 로터의 회전도 급속히 줄어들게 됩니다.
그런데 실제 이런 로터가 회전해서 상승하는 구조로 비행체를 만든 사람들은 계속 실패를 거듭했습니다. 기체가 자꾸 옆으로 기울었기 때문이지요.
원래 발명이란 남이 하고 나면 별 것 아닌 것 같아도 그 문제를 해결하기 전까지는 모두 난제 입니다. 마치 해결 불가능 할 것 같은 벽으로 느껴지지요.
로터는 기체가 한 위치에 고정된 상태에서는 모든 회전면에서 양력이 똑같이 발생하지만 앞으로 전진하게 되면 전진하는 방향의 로터가 공기와 닿는 각도와 후진하는 방향의 로터가 닿는 각도가 다르기 때문에(로터가 180도 마다 비행기 날개로 말하면 바람방향으로 날 때와 바람을 마주 보고 날 때 처럼 서로 다른 트림 상태를 계속 교대로 전환하게 됩니다) 고정된 로터가 회전하면 양력의 불균형으로 기체가 기울게 됩니다.
이 문제는 로터를 축에 고정시키지 않고 경첩을 달아서 적당히 위 아래로 그리고 관절 방향으로 휠 수 있게 유동적으로 만들면서 해결했습니다. 풍압에 따라 자연스럽게 로터는 바람과 최적 각도를 찾아서 유지하게 되고 균형잡힌 양력 발생으로 비행도 안정되게 됩니다.
이 방식을 최초로 발명한 사람이 스페인 사람인데 그가 발명한 오토자이로가 선풍적인 인기를 끌고 미래의 항공수단으로 각광을 받을 시점에 헬리콥터가 발명되면서 오토자이로는 사양길에 접어 듭니다.
그런데 헬리콥터가 발명되기 까지 오토자이로가 결정적으로 기여을 하게 됩니다. 오토자이로의 회전 로터의 원리가 헬리콥터의 로터에도 응용되었습니다.
오늘날의 헬리콥터는 엔진이 고장나면 로터 피치를 마이너스로 돌려서 기체 하중에 의한 풍압으로 계속 로터가 회전하게 만들어서 지면까지 무사히 내려 올 수 있습니다. 오토로테이션이란 조작입니다. 그런데 이 조작에는 숙달이 필요하고 또 오토로테이션이 가능한 상황이 아니면 바로 추락할 수도 있습니다.
그렇기 때문에 헬리콥터 사고가 가끔 발생합니다. 최근 몇년간도 헬리콥터 사고로 요인(주로 중요한 인사들이 헬기를 타지요)이 많이 희생되었습니다.
오토자이로는 구조적으로 훨씬 간단하고 별다른 조작 없이도 엔진이 꺼져도 거의 수직으로 착륙할 수 있습니다. 그렇기 때문에 안전하고 개인이 취미로 탈 수 있는 비행체로 다시 부활하게 된 것입니다.
이런 기질이 발휘 되려면 환경도 중요한데 미국은 그런점에서 환경이 좋습니다. 우선 뭔가를 직접 만드는데 대해서 상당히 의미를 부여 합니다. 역사적으로 보면 유럽의 하층민들이 주로 미국으로 이민해서 손에 기름 묻혀가며 기계를 직접 다루는 것 자체가 익숙해 있고 넓은 나라에 자동차를 많이 이용하다 보니 어릴 때 부터 아버지가 차고에서 자동차를 정비하는 것을 자주 보아왔기 때문이기도 합니다.
미국에서는 개인이 집에서도 자이로콥터를 만들 수 있게 이런 키트 형태로 판매되기도 합니다.
2차 대전 당시 유럽 전선에서 노르만디 상륙 이후 독일 본토를 향해 진격하는데 미군이 영국이나 프랑스 군에 비해 월등히 기동력이 높았는데 똑 같은 미제 지프를 지급 받아도 미군들은 고장나면 대부분 직접 고치는데 영국은 귀족들 자제들이 전투에서 열심히 싸우는 것은 자기가 마땅히 해야 할 일이지만 기계는 정비병이 고치는 거라는 생각이 강했고 또 기계를 직접 만져 본 적이 별로 없기 때문입니다.
미국에서 기계의 발달은 자동차의 보급에서 크게 촉진 되는데 이어서 비행기도 많이 보급됩니다. 그런데 특성상 비행기는 개인이 만들기 어렵고 위험할 뿐 아니라 가격도 비쌉니다.
'하늘은 나는 기계' 즉 '항공기' 중에서 가장 기계를 만들기 좋아하는 개인의 취향에 맞는 종류는 오토자이로 일 것입니다.
007 영화에도 나와서 사람들의 관심을 끈 적이 있지요.
요즘은 동영상 사이트에서 다양한 비디오 클립을 볼 수 있습니다.
http://www.youtube.com/watch?v=LOh8juOEuFI
오토자이로가 개인이 취미로 비행하기에 적합한 이유는 구조가 간단하고 안전한데다가 만들기가 비교적 용이하기 때문입니다. 가격이 저렴한 점도 중요하지요. 비행기란 평생에 한번 추락해도 죽음에 이를 수 있기 때문에 안전이 중요한데 비행기 사고로 이어질 수 있는 다양한 가능성 중에서 오토자이로는 대부분 피해 갑니다.
1. 비행중 엔진 고장
기계의 원리에 관심이 많고 뭔가 만들기를 좋아하며 비행에 관심이 많다면 대체로 오토자이로에도 관심을 갖게 되는데 헬리콥터에 비해서 덜 보급된 이유는 헬리콥터가 워낙 다재다능 하기 때문이지요. 특히 R/C의 경우 헬리콥터는 아주 다양한 곡예를 할 수 있고 실기의 경우도 공중에서 정지할 수 있고 수직 이착륙이 가능하기 때문에 수많은 인명을 구했습니다.
그런데 이러한 실용적 목적이 아닌 그냥 재미로 자기가 비행기계를 만들어서 자기가 탄다면 오토자이로가 적합한데 비행기에 비해 모양이 주는 매력은 없지요. 비행기는 그 자체가 부드러운 곡면과 독특한 디자인으로 개성이 풍부하고 향수를 자극 합니다. 그래서 오래 전에 만든 비행기도 여전히 눈길을 끕니다. 1차 대전 전투기나 2차 대전 전투기는 여전히 사람들이 프라모델로 만들고 스케일 모델로 만들고 또 실기의 경우 복원을 하거나 똑같은 복제기를 만들어 타고 비행합니다.
반면 오토자이로는 뼈다귀 구조에 엔진 덜렁 그리고 머리 위에 빙빙 돌아가는 바람개비가 달려서 마치 마귀할멈이 빗자루 타고 나는 것처럼 그 자체가 주는 아름다움이란 요소는 거의 꽝이지요.
2006년 5월 공주 비행장에 놀러 갔다가...
오토자이로(우리나라에서는 자이로콥터라 더 많이 부르는 것 같습니다)를 타 보게 되었습니다. 조종은 공주경비행기 비행장 털보교관님이 하시고 저는 그냥 구경과 사진찍기만.
계기판이 이렇게 생겼고
조종장치는 이렇게 생겼는데요
이륙하기 전에 일단 활주로에 정열한 다음
조종간에 자전거 브레이크 잡을 때 사용하는 핸들 비슷한게 있는데 그걸 꽉 잡아 땡기면 클러치가 작동해서 로터에 엔진와 연동되어 회전 합니다.
좌측에 둥글게 보이는 트랙이 지난번 모형 비행기(DH-1)활주로로 사용했던 곳입니다. 이륙할 만한 빤빤한 장소와 잔디 그리고 강쪽으로 넓은 공역이 확보되어 모형 비행기를 날릴 경우 공간이 넉넉합니다.
착륙할 때의 모습입니다. 착륙 활주 거리가 상당히 짧습니다. 공주 비행장 교관님은 한참 재미 있게 날다가 연료가 떨어져서(연료가 거의 바닥인 것도 모를 정도로 비행에 집중했었나 봅니다) 논 바닥에 비상착륙한 적이 있다고 합니다.
http://www.add.re.kr/webzin/200503/contents/story.asp
개인이 집에서 만들 수 있는 초경량 항공기 중에서 자이로콥터가 인기가 있는 이유는 좁은 공간에서 이착륙할 수 있다는 점과 크기에 비해서 바람에 강하고 엔진이 고장날 경우에도 안전하게 착륙할 수 있다는 점 때문입니다.
머리 위에서 동력도 없이 바람에 의해 쉭쉭거리며 돌아가는 로터에 달려서 그렇게 난다는게 신기한데 뭐 신기한 것으로 말하자면 슬롭 글라이더가 동력도 없이 하루 종일 나는 것도 마찬가지라고 할 수 있지요. 원리를 알아도 여전히 신기한 것 말입니다.
자이로콥터는 생긴것 자체는 그다지 아름답지 못합니다. 유일하게 장식을 할 수 있는 부분이 동체인데
한대는 이렇게 튀는 도장을 했군요. 짐작하셨겠지만 여성의 작품입니다.
이륙할 때 보면 로터가 실제로도 상당히 휩니다.
안 휘면 오히려 더 위험하지요.
휘는 정도는 길이에 비례하기 때문에 63빌딩도 2~3미터 휜다고 하더군요.
그래서 그런지 덩치큰 747은 착륙 선회할 때 날개가 휘청휘청 하는데 비교적 크기가 작은 737은 별로 휘는게 안보이지요.
그리고 로터가 도는 속도는 그다지 빠르지 않더군요. 아마 크니까 그렇겠지요.
그리고 헬기 로터는 그냥 로터를 들고 올리면 부러지는데 돌면서 날때는 상당한 강도를 견디게 됩니다.
어떤 초경량 항공기를 수입해온 사람이 있었는데요. 날개가 휘청거리는게 영 불안하더랍니다. 그래서 그거 휘청거리지 말라고 강한 파이프를 사다가 볼트로 구멍을 뚫고 원래 날개의 파이프에 보강을 했는데요.
흔들어도 끄떡 없으니까 강해 보였지요.
그걸 타고 날다가 날개 부러져서 죽었습니다. 사고 조사반이 보고 깜짝 놀랐지요. "원 세상에 이럴 쑤가!!!"
원리를 알고 모르고가 하늘에서는 생과 사를 가릅니다. |
출처: 제비우스 원문보기 글쓴이: 제비우스
첫댓글 여기에 공주비행장과 자이로콥터 이교관님 얘기가 나오네요...그래서 카피
카피 써~~~~~~~~~~~~~~~~~~ㄹ