2020. 12. 26. 08:50ㆍ항공
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항공기 무게와 평형(목적, 필요성, 시기, 용어와정의)
안녕하세요. 벌써 첫눈이 온지도 꽤 흘렀네요
메리크리스마스 ~~ 저는 크리스마스에 글을 쓰지만 아마도 26일로 넘어가서 등록이 되지 않을까 싶네요
오늘은 열한번째 시간으로 항공기 무게와 평형에 대해서 알아볼게요
저번시간에 항공기 기체의 하중에 대해 알아봤는데 이어서 하는 내용이다보니 이해안가시는게 있다면 열번째 시간인 항공기 기체의 하중에 대해서 다시 보시고 오는걸 추천드려요
1.무게와 평형(Weight and Balance)
1) 목적
항공기 무게와 평형조절의 근본 목은 안전에 있어요. 이차적인 목적은 가장 효과적인 비행을 수행하는데 있어 부당한 하중은 상승한계, 기동성, 상승률, 속도, 연료소비율면에서 항공기의 효율을 저하시키며, 비행을 하는데 있어 출발에서부터 실패의 요인이 되는 수가 있어요
모든 민간항공기의 자기무게와 이것에 대한 무게중심은 인가 시에 결정되어야 해요
제조사는 항공기의 무게를 측정할 수 있으며, 무게와 평형 보고서를 작성할 수 있어요
제조사는 10대 중 한대의 항공기 무게를 측정 하도록 되어 있답니다. 남은 9대의 항공기는 실제 항공기의 무게의 평균값에 바탕을 둔 측정값을 사용하게 되죠. 꼭 기억해주세요
(자기무게를 결정할 때 항공기는 정확하게 측정이 될 수 있는 상태이어야 해요)
항공기의 무게 중심은 매 비행조건에 따라 정해지는데요. 항공기는 정해진 무게중심 위치의 이동 가능한 범위 내에서 비행해야 해요
왜냐하면 항공기의 중심이 정해진 위치의 범위 내에서 벗어나게 되면 비행 성능을 제대로 얻을 수 없고, 항공기의 안정성과 조종성이 나빠져 안전한 비행을 하지 못하게 되기 때문입니다. 어떤 경우에는 치명적인 재난을 초래할 수 있어요
지상의 정비과정에서나 또는 비행하는 동안에 항공기의 중심 위치를 알아내는 작업을 하는 한편, 항공기의 중심이 정해진 위치에 놓이도록 무게를 조절하여 평형을 이루도록 작업을 한다고 합니다.
이와 같은 작업을 항공기의 무게와 평형이라 해요.. 핵심 포인트 입니다..
2) 무게 재측정의 필요성 및 시기
(1) 무게 재측정의 필요성
항공기의 무게는 윤활유 등의 누적 및 항공기의 수리 또는 개조작업, 쉽게 접근하기 힘든 부분의 먼지 등의 누적으로 인해 처음보다 늘어가는 경향이 있어요
또한 항공기의 무게는 항공기의 기능, 비행시간, 대기상태, 착륙공항의 형태 등에 따라 다르게 나타난다고 합니다.
이러한 이유로 주기적인 항공기 무게 측정이 이루어져야 하고 개인용 항공기는 법적으로 주기 측정을 하지 않는다고 해요
대부분 처음 인가시 측정하거나 무게와 평형에 영향을 주는 개조 후에 무게를 측정하죠
무게와 평형의 원리는 아주 간단해요
지레의 받침점이 안정된 평형상태인 지레와 비슷하다고 생각하시면 됩니다
무게의 영향은 지레의 받침점으로 부터의 거리와 직결이 되는데요 무게의 평형은 골고루 분포되어야 합니다.
그래야 양쪽에 같은 영향을 끼치게 되요
받침점으로부터 어떤 물체의 거리를 '팔 길이(Lever Arm)' 이라고 하는데요
모멘트는 팔길이 곱하기 물체의 무게가 됩니다. 항공기 평형도 비슷해요
예를 들어 볼게요
만일 한 점에 매달아 수평이 된다면 그 점은 무게 중심이죠
화물의 적재를 고려해서 평형을 구했기 때문에 화물이 적재된 항공기의 평균 팔 길이는 무게중심 한도 안에 들어가는 겁니다.
(2) 무게 재측정 시기
가. 주기적 측정 : 여객기의 경우는 매 3년마다 재 측정
나. 필요시 측정 : 항공기 중량에 영향을 미치는 중요한 수리개조 작업 시, 완전 분해수리(Complete Overhaul) 및 단계적 분해수리(Progressive Overhaul) 완료 시, 기타 감항 당국에서 필요하다고 인정시
(3) 무게와 평형자료
무게와 평형자료는 항공기 명세서, 항공기 운항한계 지정서, 항공기 비행교범 및 항공기 무게와 평형 보고서에 근거해서 얻어지며, 무게와 평형의 기록들이 없어졌거나 어떤 근거로부터 알 수 없을 때는 재 측정이 필요하고, 새로운 무게와 평형기록이 계산되어야 해요
3) 용어의 정의
(1) 용어와 정의
가. 기준선(Datum Line)
항공기 세로축에 직각인 가상의 수직평면을 말해요. 기준선은 평형을 목적으로 취해지는 모든 수평거리를 말하는 가상의 수직면이죠
오른 각에서 항공기의 세로축으로의 면으로 기준선의 위치가 바뀌는 것은 없어요
대부분의 경우 항공기의 앞부분(Nose)에 위치하거나 항공기 기체 위에 위치를 해요
제조사는 가장 편한 측정거리, 장비위치, 무게와 평형 측정에 따라 기준선을 선택하며 대부분 항공기 명세서에 제시되어 있어요
한번 기준선이 선택이 되면 확실히 하여 누가 보더라도 기준선에 대해 의혹을 가지게 해서는 안되요
항공기 위치 표시를 위한 가이드로는 동체 위치선, 수위선, 버턱선 이 사용되요
예를 들면 Boeing 747-400의 기준선 위치는 앞부분 라돔 90인치 전방에 위치하고, MDC MD-11은 앞부분 라돔 239인치 전방에 위치 하고 있어요
나. 팔 길이(Arm)
기준선으로부터 물체까지의 수평 거리를 팔 길이라고 해요
그럼 1-1과 같이 팔의 길이는 기준선에 위치하여 0이 아닌 이상 항상 인치로 주어지거나 측정이 되요
기준선은 수학적 표기인 +, -로 표시하며, +는 기준선의 뒤쪽을 나타내고 -는 앞쪽을 나타내요
만일 제조사가 기준선을 가장 앞쪽에 정한다면 모든 팔의 길이는 +가 되죠
각 각의 팔 길이는 항상 명세서에서 아이탬의 명칭이나 무게 뒤에 괄호 안에 포함시키며, 예를 들면 seat(+23) 이렇게 나타내는거에요
다. 모멘트(Moment)
그림 1-2에서 보면 모멘트는 무게 곱하기 팔 길이에 의해 구해진다고 되어 있어요
기준선에 대한 각 물체의 모멘트는 물체의 무게 곱하기 기준선으로부터의 수평거리로 구해지죠
마찬가지로, 무게중심(Center of Gravity)에 대한 물체의 모멘트는 무게 곱하기 무게중심으로부터의 수평거리로 계산이 되요
기준선으로부터 30인치 떨어진 20파운드의 물체의 모멘트는 20 곱하기 30 해서 600lb-in의 모멘트가 되는거죠
기준선으로부터 위치에 따라 600lb-in 값이 (+), (-)가 되는거에요
라. 팔 길이와 모멘트
그림 1-3에서 보면 팔 길이(Arm)는 항공기의 기준선에서 무게의 중심까지의 거리를 말하죠
모멘트는 팔 길이에 무게를 곱한 물리적인 양입니다
예를 들면 무게 W1의 팔길이가 l1이면 모멘트는 M1 = l1 X W1 이고, 무게 W2의 팔 길이가 기준선에서 l2이면 모멘트는 M2 = l2 X W2 가 되는거죠
마. 무게 중심(Center og Gravity)
무게중심이란 물체가 기울어짐 없이 어느 한 점에서 균형을 이루는 점을 말해요
즉 모멘트의 합이 되는 중심점이죠. 항공기 무게중심에서 앞쪽 무게와 뒤쪽무게 모멘트는 정확히 같아요
바. 평균 공력 시위
날개의 평균 공력 시위(MAC : Mean Aerodynamic Chord)는 항공기 날개의 공기 역학적 특성을 대표하는 시위에요
이것은 항공기의 무게중심(C.G)를 표시하는 기본 단위로 쓰이는 경우가 많쵸
평균 공력 시위는 날개의 평균 시위를 나타내는데 한쪽 날개의 평면 모양에서 날개 평면의 도심을 지나는 시위를 말하는 거에요
사. % MAC
그림 1-5와 같이 날개의 평균 공력 시위(MAC)위의 어떤 점이나 중심의 위치를 나타낼 때 기준선에서 몇 m 에 있다고 할 수 있지만, 항공기의 무게와 평형에서는 MAC위의 위치를 MAC 길이의 백분율로 하여 몇 % MAC에 있다고 정의를 해요
만일 날개의 MAC가 100cm 이고 항공기의 중심이 MAC 위의 30cm 되는 곳에 있다면, 30% MAC 또는 0.3 MAC에 중심이 있다고 하죠
여기까지 항공기의 무게와 평형에 대해 알아봤는데요 어떠세요 좀 쉬우셨나요
2번 읽으시면 이해하실거라고 생각이 듭니다. 그 정도로 이번 포스팅은 나름 쉽고 알차게 꾸몄다고 생각해요
매일매일 새로운 항공을 공부하면서 글을 쓸 때마다 감회도 새롭고 어렵다고 느끼지만
이렇게 하루하루가 가다보면 어느새 저의 지식과 여러분의 지식은 쌓여가고 모두 행복한 날이 오지 않을까 합니다.
즐겁고 행복한 인생을 위하여~
