헬리콥터의 조종 장치와 동력 전달 장치

헬리콥터의 조종 장치와 동력 전달 장치

2020. 12. 21. 22:59ㆍ항공

헬리콥터의 조종 장치와 동력 전달 장치

안녕하세요 다시맘N파입니다.

여섯번째 시간으로 헬리콥터의 조종 장치와 동력 전달 장치에 대해 알아보도록 하겠습니다.

다섯번때 시간까지 완벽히 이해하셨다면 여섯번째 시간은 좀 쉬는 타이밍이라서 이해하기 쉬우실겁니다.

1. 조종 장치

헬리콥터 회전날개 조종 장치는 크게 3가지로 구분할 수가 있다.

이제부터 하나씩 알아보자

1) 주기 피치 조종 장치

그림 1-1과 같이 회전하고 있는 주 회전날개를 전,후,좌,우로 경사지게 함으로써 헬리콥터를 전진 비행, 후진비행 및 측면(횡진) 비행이 가능하도록 하는 주기 피치 조종장치가 있다.

조종간을 앞으로 밀면 전진하는 방향의 회전날개 받음각이 작아지고 후진하는 방향의 회전날개 받음각이 커지므로 헬리콥터가 전진 비행을 하게 된다. 즉 회전 날개의 회전면이 헬리콥터가 진행하고 하는 방향으로 경사지도록 조종하는 장치가 주기 피치 조종장치이다.

[그림1-2] 사이클릭 조종스틱(주기 조종 스틱)와 주회전 날개 회전면의 위치

2) 동시 피치 조종 장치

주 회전날개의 추력(양력)을 증가/감소 시키기 위하여 주 회전날개 깃의 피치 각을 동시에 증가,감소 시켜주는 동시 피치 조종 장치(Collective Pitch Control System)가 있다.

이 장치는 헬리콥터가 이륙하거나 상승하기 위해서는 큰 양력이 필요할 때 조종간을 당기면 회전 날개의 양력이 커져 상승하고, 반대의 경우 조종간을 밀면 양력이 작아져 하강 비행을 하도록 조종하는 장치인데 주 회전날개 깃의 피치 각이 증가하면 항력이 증가하므로 회전 속도가 감소하게 된다.

[그림1-3] 사이클릭 조종 스틱, 스와쉬 플레이트 및 비행 방향과의 관계

주 회전날개의 회전속도를 일정하게 하기 위해 엔진의 출력을 증가시켜 주어야 한다. 반대로 주 회전날개 깃의 피치 각이 감소하면 반대 현상이 나타나므로 엔진의 출력을 감소시켜 주어야 하고 이러한 이유에서 동시 피치 조종간의 변위와 헬리콥터 엔진 출력을 조절하는 스로틀의 변위를 연동시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

3) 방향 조종 장치

헬리콥터 기수를 주 회전날개 회전축을 중심으로 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 회전시킬 수 있는 방향 조종 장치(Directional Control System)가 있다 그림 1-4에서 보는 바와 같이 회전날개로 인하여 발생하는 동체의 회전력을 꼬리날개가 발생시키는 회전력으로 상쇄시키면 헬리콥터는 직선 비행을 하게 된다.

이때 만약 회전날개로 인하여 발생하는 동체의 회전력을 꼬리날개가 발생시키는 회전력으로 상쇄시키지 못해, 동체의 회전력이 꼬리날개의 회전력보다 크면 헬리콥터의 기수는 좌측으로 회전 비행을 하게 된다.

2. 동력 전달 장치

동력 전달 장치는 헬리콥터 엔진의 구동력을 주 회전날개와 꼬리 회전날개까지 전달하는 동력 전달 장치를 의미한다

헬리콥터의 회전날개는 회전 반지름이 커서 저속으로 회전시켜도 날개 끝에서의 속도는 150~250m/s 가량 되기 때문에, 진행 방향의 비행 속도가 가산되면 쉽게 음속을 넘게 되고 충격파를 발생하여 심한 진동과 효율 저하를 가져온다.

그러므로 구동축과 회전날개 사이에 감속비 10:1 정도의 감속장치가 있어야 한다.

엔진을 시동할 때 회전날개와 분리하고, 시동한 다음 일정 속도에 도달하면 회전날개와 연결할 수 있도록 클러치가 설치되어 있고 클러치와 감속장치 사이에는 자유회전장치가 설치되어 있어 엔진에서 회전날개를 가동할 대에는 회전력이 전해지나, 엔진이 정지하였을 때에는 자동적으로 분리되기 때문에 회전날개 축이 자유롭게 되어 자유회전을 할 수 있게 되어 있다.

꼬리 회전날개의 축은 회전날개의 축과 연결이 있으므로, 엔진이 고장났을 때 자동 회전을 하는 회전날개가 꼬리 회전날개를 가동시킬 수 있으며, 꼬리 회전날개의 피치 조절장치는 브레이크 페달과 연결되어 있어 비행기와 똑같이 페달을 밞아 방향 조종을 한다.

자유 회전 장치는 일종의 클러치로서, 엔진에 이상이 발생하여 주 회전날개를 구동시킬 수 없거나 주 회전날개 회전 속도보다 느릴때, 주 회전날개 구동축과 엔진 구동축을 분리시켜 자동 회전 비행이 가능하도록 해준다

변속기는 엔진 구동축의 회전력을 전달받아 주 회전날개 구동축과 꼬리 회전날개 구동축에 전달해 주는 회전 속도 변속 및 전달 장치이다.

변속기는 2단계의 유성 기어 열을 이용하여 엔진 구동축과 주 회전날개 구동축 및 꼬리 회전날개 구동축과의 특정한 회전 속도비로 감속시킨다

변속기에 장착된 주 회전날개 구동축을 보여주고 있으며, 이를 마스트라고도 한다

이 구동축은 엔진 구동축으로부터 전달받은 회전력을 흡수해야 하며, 헬리콥터 무게를 견딜 수 있는 인장력을 받는다