대형 항공기의 제어시스템(Control Systems for Large Aircraft)

1) 기계식 제어(Mechanical Control)

  초기 항공기를 조종하기 위해 사용되었던 장치로 공기력이 과도하지 않은 소형 항공기에 널리 사용되던 장치이다. 조종 장치는 기계식과 수동식이 있다. 항공기를 조종하는 기계식 방식은 케이블(cable), 푸시풀 튜브(push-pull tube), 토크 튜브(torque tube)로 나눌 수 있다. 케이블 장치는 부착된 곳의 구조물 변형이 작동에 영향을 주지 않기 때문에 가장 폭넓게 사용되고, 일부 항공기는 세 가지 모두를 조합하여 사용하기도 한다. 이들 시스템은 케이블 어셈블리(cable assembly), 케이블 유도장치(cable guide), 연결장치(linkage), 가변 제어장치(adjustable stop), 조종면 완충기 또는 기계식 고정장치로 이루어진다. 보통 돌풍 안전장치라고 부르는 조종면 고정장치(surface locking device)는 항공기를 손상시키는 외부의 풍력을 제한할 수 있다.

 

2) 유압 기계식 제어(Hydro mechanical Control)

  점차 항공기의 크기, 복잡성, 속도가 증대됨에 따라 비행 중 조종 장치의 작동이 더욱 어려워지고 있다. 전통적인 조종계통에 의해 동작하던 스프링 탭은 가장 낮은 고속 범위 250∼300 mph로 운용하는 항공기에서만 작동이 충분하므로 고속에서 작동이 가능한 유압 제어 방식(hydraulic control system)이 개발되었다. 전통적인 케이블 방식 또는 푸시풀 튜브 방식(push-pull tube system)은 유압 방식으로 조종 장치에 연결된다. 조종면의 움직임으로 유압이 작동되고 조종 장치의 조종사 움직임은 기계적 연결부를 통해 서보 밸브(servo valve)를 작동시킨다. 유체역학적인 비행 조종의 영향 때문에 조종면의 공기력은 조종사가 느낄 수 없으므로 항공기의 구조물에 과 응력을 가할 수 있는 위험이 있다. 이 문제점을 해결하기 위해 항공기 설계자는 고속에서 조종 장치에 저항력을 가해줄 수 있는 인공 조타 감각 장치(artificial feel system)를 적용하였다. 또한 유압식 조종 시스템을 가지고 있는 일부 항공기는 조종사에게 인공 실속 경보를 주는 장치를 장착하기도 한다.

 

3) 전기 신호 제어(Fly-By-Wire Control)

  Fly-by-wire(FBW) 조종 시스템은 조종실에서 컴퓨터를 통해 이루어지고, 여러 비행 조종 작동을 위한 조종사의 행위를 전기신호에 의해 전달함으로써 사용된다. 유체역학 방식의 시스템 무게를 줄이기 위한 방식으로 도출된 전기 신호 제어 시스템은 정비 비용을 줄이고 신뢰성을 개선하였다. 전기 신호 제어 조종 시스템은 항공기 반응이 모든 비행 조건에 안정되도록 설계되어 있다. 또한 컴퓨터는 실속하기와 급회전하기와 같은 위험스러운 특성을 예방하기 위해 프로그램을 적용할 수도 있다. 새로운 고성능 군용 항공기 중 다수는 공기역학적으로 안정한 것이 아니므로 불안정에 반응할 수 있도록 컴퓨터를 통해 조종사의 조종을 돕고 있다.