비행 제어(Flight Control)와 보조 양력 장치(Auxiliary Lift Devices)

1. 비행 제어(Flight Control)

 

  1) 기본 비행 제어(Primary Flight Control)

  1차 조종장치는 요구된 비행경로로 비행할 수 있도록 항공기의 공기력을 제어하기 위해 에일러론, 엘리베이터, 러더를 사용한다. 비행 조종면은 비행 시 항공기의 표면 위로 흐르는 공기흐름을 바꿔서 항공기의 자세가 변화하도록 설계되었다. 3가지 조종면은 3개의 축에 대하여 항공기를 움직이는 데 사용된다. 전형적으로 에일러론과 엘리베이터는 조종(control stick), 조종 핸들(control wheel), 그리고 조종륜 조립품(yoke assembly)에 의하여 조종실에서 조작된다. 러더는 대부분의 항공기에서 발밑에 있는 페달(foot pedal)에 의해 작동된다. 횡 방향 조종은 에일러론에 의해 조종되는 항공기의 롤 운동이다. 종 방향 조종은 엘리베이터에 의해 조종되는 항공기의 급강하 이동 또는 피치이다. 방향 조종은 러더에 의해 조종되고, 항공기의 왼쪽과 오른쪽 이동 또는 요이다.

 

  2) 평형 비행 제어(Trim Controls)

  평형상태 조종에 속하는 것은 트림 탭(trim tab), 서보 탭(servo tab), 밸런스 탭(balance tab), 그리고 스프링 탭(spring tab)이다. 트림 탭은 1차 조종면의 뒤로 오목한 곳에 있는 작은 에어포일이다. 트림 탭은 원치 않는 비행자세로 움직이려는 항공기의 어떤 경향을 수정하기 위해 사용된다. 트림 탭의 목적은 1차 조종장치에 어떠한 압력을 가하지 않고, 비행 시 존재하는 어떤 불균형 상황에서도 균형을 잡도록 해주는 것이다. 때때로 비행 탭(flight tab)이라고도 불리는 서보 탭은 대형 주 조종면에 주로 사용된다. 서보 탭은 주 조종면을 움직이고 요구된 위치를 유지하기에 도움이 된다. 서보 탭은 1차 비행조종장치 중 조종사의 움직임에 반응하여 움직인다. 밸런스 탭은 1차 비행조종장치 중 반대 방향으로 움직이도록 설계되었다. 그래서 밸런스 탭에 작용하는 공기력은 1차 조종면을 움직이게 돕는다. 스프링 탭 은 트림 탭과 유사한 외관을 가지지만 완전히 다른 목적을 위해 사용된다. 스프링 탭은 조종사가 1차 조종면을 움직이도록 도와주기 위해 유압 작동기와 같은 목적으로 사용된다.

 

2. 보조양력장치(Auxiliary Lift Devices)

 

  비행 조종면의 보조양력장치(auxiliary lift devices group)에 포함된 것은 날개 플랩(wing flap), 스포일러(spoiler), 스피드 브레이크(speed brake), 슬랫(slat), 전단 플랩(leading edge flap)과 슬롯(slot)이다. 보조양력장치는 2개의 소그룹으로 분류되는데 이들의 주목적은 양력을 증가시키고 감소시키는 것이다. 첫 번째 그룹에는 플랩, 양쪽의 후단 슬랫과 전단 슬랫, 슬롯이다. 양력감소장치는 스피드 브레이크와 스포일러이다. 이륙 시 양력을 증가시키고 착륙 시 속도를 감소시키는 후단 에어 포일, 즉 플랩은 날개 면적을 증가시키고 이들 에어 포일은 접어 넣을 수도 있다. 전단 플랩은 날개의 앞부분으로부터 펼쳐지고 안으로 수축시킨 에어포일이다. 일부 전단 플랩은 펼쳐진 에어포일과 앞부분 사이의 열린 공간인 슬롯을 만들어낸다. 슬랫이라고도 하는 플랩과 슬롯은 이륙과 착륙 시 추가적인 양력을 만들어내고, 날개의 전단에 영구적인 슬롯이 설치되는 경우도 있다. 순항 속도에서 후단 플랩과 전단 플랩, 즉 슬랫은 고유의 날개 안으로 수축시킨다. 슬랫은 날개의 전단에 부착된 가동 조종면이고, 슬랫이 오므라들 때 그것은 날개의 앞 부분을 형성한다. 또한 앞쪽으로 펼쳐졌을 때 슬롯은 슬랫과 날개 사이에 만들어진다. 항공기가 정상 착륙속도 이하인 저 대기속도에서 조종되게 하는 슬롯은 양력을 증가시키고 조종 안정성을 향상하게 만든다.

  양력 감소 장치는 스피드 브레이크, 즉 스포일러이다. 스포일러는 두 가지 형태가 있다. 제동 동작에 도움을 주는 지상 스포일러는 오직 항공기가 지상에 있을 때 펼쳐진다. 비행 스포일러는 날개의 보조익이 위쪽으로 순환될 때 언제든 펼쳐져 횡 방향 제어를 돕는다. 스피드 브레이크로써 작동할 때, 양쪽 날개의 스포일러 판은 위쪽으로 올라간다. 비행 중에 스포일러는 동체 아래의 옆쪽을 따라 또는 끝에서 뒤쪽을 따라 위치한다. 일부 항공기 설계에서 위로 향하는 보조익의 날개판은 아래로 향하는 보조익의 날개판보다 더 올라간다. 이것은 동시에 스피드 브레이크 작용과 횡 방향 제어를 같이한다.

 

  1) 윙렛(Winglet)

  윙렛(winglet)은 비행기가 공기를 통과하여 이동할 때 날개 끝에서 발생한 와류에 의한 공기 항력을 줄일 수 있도록 만들어진 날개 끝의 수직 연장 날개이다. 날개의 끝에서 유도항력(induced drag)을 줄임으로써 연료 소비량은 줄어들고 항속거리는 연장된다.

 

  2) 귀 날개(Canard Wings)

  선미익기 또는 귀 날개(canard wing)는 작은 날개 또는 수평 날개가 전통적인 항공기처럼 뒤쪽에 있지 않고 오히려 주날개의 앞쪽에 배치한 형태이다. 귀 날개는 고정식, 가동식 두 가지 모두 가능하며 엘리베이터로 적용되기도 한다. 선미익을 가지고 있는 항공기의 좋은 예로 Rutan VariEze와 Beechcraft 2000 Starship이 있다. 

 

  3) 실속막이 판(Wing Fences)

  실속막이 판(wing fence)은 날개의 윗면에 고정된 수직 평판이다. 이 장치는 날개를 따라 날개길이방향 공기의 흐름을 차단하고 동시에 전체 날개가 실속 되는 것을 방지한다. 또한 이 장치는 간혹 고 받음각에서 공기의 날개길이방향 이동을 방지하기 위해 후퇴익 항공기에 부착되기도 한다.