[회전익항공기] 헬리콥터 이야기(와류고리상태)

와류고리상태(vortex ring state)

헬리콥터에서 와류고리상태(vortex ring state)란, 헬리콥터가 수직으로 하강하거나 후진 비행을 할 때 발생하는 비행 상태입니다. 와류고리상태는 메인 로터의 유동이 소실되고, 헬리콥터가 제어 불능 상태에 빠질 수 있는 위험한 현상입니다. 와류고리상태는 다음과 같은 원리로 발생합니다. 헬리콥터의 로터는 메인 로터와 테일 로터로 구성되어 있습니다. 메인 로터는 비행 중에 주로 추력을 생성하고, 테일 로터는 헬리콥터의 방향을 제어하는 역할을 합니다. 와류고리상태는 헬리콥터가 수직 하강 또는 후진 비행을 할 때 발생하는데, 이때 메인 로터로 발생하는 유동이 헬리콥터 주변의 대기로 흘러가면서 일어나는 현상입니다. 유동은 메인 로터의 회전으로 인해 생성되며, 로터 블레이드의 동작에 따라 대기에 압력과 추력을 만들어냅니다. 와류고리상태가 발생하는 원리는 크게 두 가지로 설명할 수 있습니다. 첫째, 헬리콥터가 일정 속도로 하강하거나 후진 비행을 할 때 발생하는 '진동파 상태'입니다. 이 진동파는 메인 로터의 유동을 분해시키고, 로터 블레이드에 의한 추력을 상쇄시킵니다. 이로 인해 로터의 추력이 감소하고, 헬리콥터는 하강 속도를 제어하기 어려워집니다. 둘째, 헬리콥터가 하강 또는 후진 비행을 할 때, 로터의 유동이 로터 블레이드에 의해 다시 흡입되는 '흡입과정'입니다. 로터 블레이드가 대기를 통과하면서 유동은 로터 블레이드의 뒷면에 흡입됩니다. 이때 흡입된 유동은 로터의 원래 유동과 상쇄되어 로터의 추력을 감소시키고, 헬리콥터는 비행 중에 제어를 잃을 수 있습니다. 이러한 원리로 인해 와류고리상태는 헬리콥터가 수직 하강하거나 후진 비행을 할 때 발생하며, 조종사는 이 상황을 극복하기 위해 적절한 조치를 취해야 합니다. 동력포화상태와 같은 비행 기법을 사용하여 와류고리상태를 극복하고, 안전한 비행을 유지할 수 있습니다. 와류고리상태가 발생하면 헬리콥터는 제어 불능 상태에 빠질 수 있으며, 비행 조종사는 헬리콥터를 안정화시키기 위해 조치를 취해야 합니다.

동력포화상태(setting with power)

동력포화상태(setting with power)는 와류고리상태에서 벗어나기 위한 주요 조치입니다. 동력포화상태에서는 다음과 같은 조치를 취합니다. 첫째, 수직 하강 속도를 줄이거나 후진 비행 속도를 감소시킵니다. 이렇게 하면 와류고리상태에 빠지는 위험이 줄어듭니다. 둘째, 수평 비행으로 전환하여 와류고리상태를 벗어날 수 있습니다. 이를 위해 헬리콥터의 방향을 바꾸고, 속도를 느리게 유지합니다. 셋째, 와류고리상태에 빠지면 로터 블레이드에 의한 추진력을 최소화하기 위해 로터 회전 속도를 증가시킵니다. 이는 와류고리상태에서 벗어나기 위한 추가적인 추진력을 생성합니다. 또한, 와류고리상태를 피하기 위해 헬리콥터 조종사는 사전에 이를 예방하기 위한 훈련과 지식을 습득해야 합니다. 헬리콥터의 비행 특성과 와류고리상태의 원리를 이해하고, 안전한 비행 기술을 습득하는 것이 중요합니다. 와류고리상태는 헬리콥터 비행 중에 발생할 수 있는 위험한 상황이므로, 조종사의 경험과 전문 지식이 매우 중요합니다. 요약하자면, 와류고리상태는 헬리콥터의 수직 하강이나 후진 비행 시 발생하는 비행 상태로, 로터 유동의 분해와 로터 블레이드에 의한 추진력 상쇄로 인해 헬리콥터가 제어 불능 상태에 빠질 수 있는 위험한 현상입니다. 동력포화상태는 와류고리상태를 벗어나기 위한 주요 조치로, 수직 하강 속도나 후진 비행 속도를 줄이고, 수평 비행으로 전환하며, 로터 회전 속도를 증가시켜 와류고리상태를 극복합니다.