[회전익항공기] 헬리콥터 시스템구성(로터 시스템)

회전익 장치(Main rotor system)

회전익 장치는 회전익 허브를 중심으로 회전익이 어떻게 작동하는가에 따라 구분됩니다. 완전접합식, 반고정식, 고정식 세 가지 종류가 있고 종류에 따라 특성 및 구성품이 달라집니다. 또 요즘에는 혼합형을 사용하는 항공기도 있습니다.

1. 완전 접합식 로터(fully articulated rotor system)

이 장치는 각각의 회전날개를 여러개의 힌지를 사용하여 중심축에 연결하여 서로 자유롭게 움직일 수 있도록 만들어진 로터입니다. 이 로터시스템에는 플래핑 힌지와 리드래드 혹은 드래그 힌지, 페더링 힌지가 추가되어 있습니다. 먼저 플래핑 힌지는 수평방향으로 되어있고 로터가 플래핑 할 수 있도록 유동성을 부여하는 힌지입니다. 플래핑은 양력불균형을 해소하기 위한 움직임이며 필수적인 요소입니다. 두 번째는 리드래그 혹은 드래그 힌지입니다. 로터가 회전할 때 앞뒤로 움직이게 되는데 그 움직임을 제어하는 힌지이며 앞뒤 움직임이 너무 급격하지 않도록 하기 위해 댐퍼가 설치되어 있습니다. 이는 코리오리스 효과에 의한 회전날개의 가속이나 감속현상을 보완하기 위한 것입니다. 마지막으로 페더링 힌지는 모든 회전날개가 꼬이는 현상을 가능하게 만들어줍니다. 모든 회전날개가 꼬인다는 말은 피치각을 변화시키는 것입니다.

2. 반고정식 로터(semirigid rotor system)

이 장치는 회전익 중심축에 고정된 2개로 이루어진 회전날개구조에서 사용됩니다. 회전날개 중심축이 테더링 힌지라고 부르는 회전익 회전축을 기준으로 자유롭게 시소와 같이 움직이게 만드는 힌지가 있습니다. 이렇게 되면 두 개의 날개가 한 쌍으로 묶여 위아래로 움직이며 플래핑을 하게 됩니다.

3. 고정식 로터(rigid rotor system)

이 장치에서는 회전날개와 중심축과 회전축이 서로 고정이 되어있습니다. 그래서 따로 힌지가 추가되어있지 않으며 날개 자체적으로 플래핑과 리드래그의 힘을 받아야 하기 때문에 좀 더 유연성이 있는 소재를 사용하게 됩니다.

4. 혼합형 로터(combination rotor system)

최신 회전익장치는 위에서 언급한 장치들을 혼합해서 사용합니다. 일부 회전익 중심축은 베어링이나 힌지가 없어도 날개가 굽혀질 수 있는 유연성을 가지고 있으며 대부분 복합소재로 되어있습니다. 일반적인 롤러베어링 대신에 고무재료를 사용한 탄성베어링은 움직임이 제한돼서 회전익 항공기에 활용하기에 적합합니다. 이러한 관절형 허브나 탄성베어링은 윤활작용이 필요하지 않아 정비가 간편한 게 장점입니다. 또한 자체적으로 진동을 흡수하기 때문에 구성품의  피로도가 적어 사용 수명도 길어지게 됩니다.

5. 회전경사판( swash plate assembly)

회전경사판 혹은 스와시플레이트라고 불리는 이 장치는 조종사가 항공기를 조작하기 위해 사이클릭과 컬렉티브를 이용했을 때 로터를 조정하는 장치입니다. 이 장치는 2개의 구성품으로 되어있습니다. 하나는 회전판 또 하나는 고정판입니다. 고정판은 회전축(mast)에 장착되어 사이클릭과 컬렉티브에 연결이 되어있고 모든 방향을 동시에 조절하게 됩니다. 회전판은 고정판 위에 포개어져 있지만 베어링 과 안티드라이브링크로 연결되어 회전익회전축을 중심으로 돌게 됩니다. 물론 고정판과 함께 기울어지거나 위아래로 움직일 수도 있고 피치링크를 거쳐 피치혼(pitch horn)에 연결되어 각각 피치를 조절할 수 있습니다.