헬리콥터의 전진 비행(Forward Flight)

  대기속도 또는 수직속도에 변화 없이 정속 전진 비행(steady forward flight)에서 양력, 추력, 항력, 중력의 4가지 힘은 균형이 잡혀있어야 한다. 끝단 면(tip-path plane)이 앞쪽으로 기울어졌을 때 전체 양력과 추력 또한 앞쪽으로 기울어진다. 이 합성 양력과 추력은 2가지 성분으로 구성되는데, 수직 위쪽으로 작용하는 양력과 비행의 방향에서 수평으로 작용하는 추력이다. 양력과 추력에 추가하여 아래 작용하는 힘은 중력과 공기를 통과하는 에어포일에 정반대의 힘인 항력이 있다. 

  일정한 비행 방향과 일정한 고도의 직선 수평(traight-and-level), 비 가속 전진 비행(unaccelerated forward flight)에서, 양력은 중력과 같고 추력은 항력과 같다. 만약 양력이 중력을 넘어선다면, 헬리콥터는 힘이 균형이 잡힐 때까지 수직으로 가속하고, 만약 추력이 항력보다 작다면 헬리콥터는 힘이 균형이 잡힐 때까지 속력을 늦춘다. 헬리콥터가 앞쪽으로 이동할 때, 양력은 추력이 앞쪽으로 전환되었을 때 상실되기 때문에 고도를 낮춘다. 그러나 헬리콥터가 가속할 때 회전날개는 증가 공기흐름으로 인하여 더 효율적으로 작동하게 된다. 지속적인 가속은 회전날개 디스크를 통한 공기흐름의 더 큰 증가를 위해 더 많은 잉여 동력이 필요하다. 비 가속 비행을 유지하기 위해서 조종사는 동력 또는 순환 이동에서 어떤 변화도 일으키지 않아야 한다. 

 

전이 양력(Translational Lift)

  방향 비행의 결과로써 일어나는 개선된 회전날개의 효율(rotor efficiency)을 전이 양력(translational lift)이라고 부른다. 공중 정지 회전 날개 장치의 효율은 항공기 또는 지상풍(surface wind)의 수평 이동에 의해 얻어진 유입 바람으로 인해 더 커진다. 유입된 바람이 항공기 이동에 의해 생성되거나 지상풍이 회전 날개 장치에 인입될 때 난류와 와류는 뒤에 남고 공기의 흐름은 더욱 수평적으로 변한다. 꼬리 회전날개는 공중 정지비행의 전진 비행 시 공기역학적으로 더 효율적이다. 꼬리 회전날개를 점진적으로 적은 난류에서 작동시킬 때 반 시계 방향의 주 회전날개가 선회하면서 항공기의 기수가 좌측으로 벗어나고 개선된 효율은 더 많은 반 토크 추력을 발생시킨다. 그리고 이에 대응하여 꼬리 회전날개의 블레이드에서 받음각이 감소하도록 조종사는 오른쪽 페달을 작동시킨다. 

 

유효 전이 양력(Effect Translational Lift(ETL))

   대략 16∼24knots에서 전진 비행으로 전이하는 동안 헬리콥터는 유효 전이 양력(effective translational lift)을 경험한다. 전이 양력은 회전 날개의 전진 대기속도가 증가할 때 더 효율적이다. 16∼24knots 사이에 회전 날개 장치는 이전 와류의 재순환보다 완전히 빨라지고 비교적 방해받지 않은 공기에서 작동한다. 회전 날개 장치를 통과한 공기의 흐름은 더욱 수평적으로 변하고 유도 흐름과 유도 항력은 줄어들게 된다. 회전 날개 장치가 더욱더 효율적으로 동작하게 만드는 받음각은 계속해서 증가한다. 이러한 증가한 효율은 최상의 상승 대기속도에 도달할 때까지, 그리고 전체 항력이 가장 낮은 지점에 도달할 때까지 증가 대기속도로 이어진다.

  항공기의 속도가 증가할 때 기수가 위로 올라가거나 앞뒤로 흔들리고, 항공기가 오른쪽으로 혹은, 좌우로 흔들리는 전이 양력은 더욱더 효율적으로 된다. 양력의 비대칭 결합 효과, 자이로 스코프 세차운동(gyroscopic precession), 횡 방향 흐름 효과(transverse flow effect)는 이런 경향의 원인이 된다. 헬리콥터가 유효 전이 양력을 통해 전이하고 있을 경우 조종사는 앞쪽으로 작동하고 정속 회전날개 디스크(constant rotor-disk) 자세를 유지하기 위해 측면 순환 입력(lateral cyclic input)을 중지하는 것이 필요하다.