페네스트론

페네스트론(환타일 또는 "팬인핀(fan-in-fin)" 배열이라고도^[1] 한다)은 덕트형 팬처럼 작동하는 밀폐형 헬리콥터 테일 로터다. 페네스트론이란 용어는 다국적 헬리콥터 제조 컨소시엄인 에어버스 헬리콥터(옛 유로콥터)의 상표다. 단어 자체는 작은 창을 뜻하는 서양 용어에서 유래했으며,^{[N 1]} 궁극적으로 창문에 대한 라틴어 페네스트라에서 유래되었다.^[3][4][5]

페네스트론은 테일 붐 내에 통합적으로 수용되어 기존의 오픈 테일 로터와 다르며, 기존의 테일 로터가 대체하는 것과 마찬가지로 메인 로터가 생성하는 토크를 상쇄하는 기능을 한다. 기존 테일 로터는 일반적으로 두 개 또는 네 개의 블레이드를 가지고 있지만 페네스트론은 일곱 개에서 열여덟 개 사이의 블레이드를 가지고 있다. 이러한 블레이드는 가변적인 각도 간격을 가지므로 소음이 다른 주파수에 분산될 수 있다.^[6] 덕트 내에 팬을 배치함으로써 기존 테일 로터에 비해 몇 가지 뚜렷한 이점을 얻을 수 있는데, 팁 소용돌이 손실 감소, 상당한 소음 감소 가능성, 또한 테일 로터 자체를 충돌 손상으로부터 보호하는 동시에 기존의 회전 로터에 의해 야기되는 위험으로부터 접지 인원을 보호한다.^[5][7]

그것은 프랑스 회사 수드 항공(현재의 에어버스 헬리콥터의 일부)에 의해 운용용 로터크래프트에 사용하기 위해 처음 개발되었으며, 아에로스파티알레 가젤에 처음 채택되었다. 그 이후로, 그 회사와 그 후계자들은 많은 헬리콥터에 페네스트론을 설치했다.^[2] 다른 제조사들도 페네스트론을 미국 항공우주회사 벨 텍스트론과 보잉, 러시아 로터크래프트 제조업체인 카모프, 중국 하얼빈 항공기 산업 그룹, 일본 대기업 가와사키 중공업 등 일부 제품에 제한적으로 사용하고 있다.

역사

페네스트론의 개념은 글래스위어 엔지니어링 회사인 G. & J. Weir Ltd에 의해 영국에서 처음 특허를 받았다. 영국 항공 엔지니어 C. G. 풀린이 영국 특허 번호 572417의 헬리콥터 개량형으로 설계했으며, 1943년 5월 중에 출원된 것으로 등록되어 있다. 당시 위어는 특허의 지주회사였던 시어바 아우토기루 회사의 개발 작업에 참여했었다.^[8] 개념적으로, 발명은 그러한 장착형 로터크래프트에서 안전성과 성능 모두를 향상시키는 것을 목표로 기존의 테일 로터 배치를 대체할 수 있는 기능을 하는 것이었다.^[9] 그러나, 영국에서 이러한 초기 작업은 이 혁신을 이용하는 Cierva에 의해 출시되는 어떤 제품으로도 직접 연결되지는 않을 것이다. 대신 페네스트론은 1960년대에야 관련 없는 회사에 의해 더 발전될 것이다.

페네스트론은 프랑스 항공기 제조사인 수드 항공에 의해 사실상 처음으로 적용되었는데, 수드 항공은 이 모델을 개발 중인 SA 340의 두 번째 실험 모델에 도입하기로 결정했다(첫 번째 프로토타입에는 기존의 반토크 테일 로터가 장착되었다).^[10] SA 340의 페네스트론은 프랑스의 공기역학자인 폴 파브르에 의해 설계되었다. 특이하게도, 이 유닛은 재래식 관행을 무시하고 진격하는 칼날을 상부에 세웠지만, 이것은 이 특정한 헬리콥터에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 여겨졌다.^[2][11] 이에 따라 장착된 1968년 4월 12일 SA 340은 페네스트론 꼬리 장치를 이용해 비행한 최초의 로터크래프트가 되었다.^[5] 만족스러웠다고 판단한 이 꼬리부대는 그대로 유지되었고, Aérospatiale SA 341 Gazelle로 지정된 로터크래프트의 정제된 모델에 생산되었다.^[12]

시간이 지나면서 페네스트론의 디자인과 성능은 수드 항공과 그 후임 회사들뿐만 아니라 다른 회사들도 개선되었다. 1970년대 후반, 수드 항공이 합병한 아에로스파티알은 2세대 올복합 유닛을 출시했다. 이 유닛은 효율을 높이기 위해 20% 더 큰 직경의 덕트를 채택하는 것뿐만 아니라 블레이드의 회전 방향의 역전을 주요 특징으로 했다.^[5][2] 이 유닛은 AS365 다우핀 모델 및 그 파생 모델과 함께 Aérospatiale SA 360 Dauphin에 장착되었다. 같은 시간대 SA 330 푸마 중형 리프트 헬리콥터를 타고 훨씬 더 큰 페네스트론을 이용한 추가 비행 실험이 실시되었지만, 그러한 헬리콥터가 얼마나 큰 헬리콥터에 적합할지에 대한 실질적인 한계가 있다는 결론이 내려졌고, 퓨마의 생산 예는 기존의 꼬리 로터를 대신 보유했다.^[13]

1990년대에 3세대 페네스트론은 유로콥터(에로스파티알레의 다국적 후계자)에 의해 생산되었고, 소음 수준을 최적화하기 위해 고르지 않은 간격의 블레이드를 장착했다. 이 유닛은 처음에 회사의 EC135 헬리콥터에 장착되었고, 후에 EC130과 EC145의 설계에 통합되었다.기존의 테일 로터와 10년 이상 동안 오리지널이 생산되었다.^[14] 2010년대 동안 다국적 헬리콥터 제조업체인 에어버스 헬리콥터(유로콥터 기업의 브랜드 변경 버전)는 페네스트론을 중간 크기의 로터크래프트인 신형 H160용으로 추가로 개발했다. 이번 개정에서는 팬 덕트를 12도 기울여서 작동 시 성능 향상과 안정성을 높였다. 더 높은 적재량과 더 낮은 속도로 비행할 수 있다.^[5]

페네스트론은 일반적으로 토크를 보상하는 역할도 수행하는 더 큰 수직 안정기 장치와 결합된다. 이 구성은 페네스트론 블레이드 및 변속기 시스템의 마모를 감소시키는 효과를 가지고 있으며, 이는 결국 유지보수를 절감하게 된다.^[11] 더욱이, 더 큰 직경의 유닛을 채택하면, 일부 공학적인 문제를 일으키면서도, 일반적으로 그 효율은 증가하고 전력 요구량은 감소한다.^[15] Fenestron의 고급 구현은 필요한 전력 감소와 부과된 피치 제어 부하를 위해 블레이드를 최적화하기 위해 스태터와 조정 가능한 중량으로 제공된다. 2010년대 동안, 에어버스 헬리콥터는 증가하는 톤수의 회전익 비행에 적합하고 현장에서 추가적인 혁신이 이루어질 수 있도록 페네스트론의 설계가 지속적으로 개선될 것으로 기대한다고 말했다.^[2]

수드 항공에서 에어버스 헬리콥터에 이르는 여러 번의 합병을 통해 상당수의 경량, 중형, 중형 헬리콥터가 페네스트론을 반토크 테일 로터로 사용해 왔다. Such implementations can be found on many of Eurocopter's helicopter range, such as the Eurocopter EC120 Colibri, EC130 ECO Star, EC135 (and EC635, the military version of the EC135), EC145, the AS365 N/N3 Dauphin (also built as the HH-65 Dolphin, a dedicated variant used by the United States Coast Guard, and the license-built Harbin Z-9), and the 확장된 EC155(AS365 N/N3 시리즈의 더 넓고, 무겁고, 더 진보된 버전).^[15]

에어버스 헬리콥터와 이전 회사들 외에, 다른 회사들도 페네스트론 반토크 협정을 이용했다. 그러한 로터크래프트 중 하나는 2004년에 취소된 스텔스 항공 정찰 헬리콥터인 미국의 보잉/시노르스키 RAH-66 코만치였다. 또 다른 예는 1974년에 29시간 비행에 사용되는 테스트 목적으로 페네스트론을 사용했던 시코르스키 S-67 블랙호크다.^[16] 같은 해 8월에 철거되었다. 덕트형 팬 테일 로터는 러시아 카모프 Ka-60 중형 리프트 헬리콥터,^[17] 일본군의 가와사키 OH-1 닌자 정찰 로터크래프트에도 사용되었다. 프랑스 경 헬리콥터 제조업체인 헬릭옵테레스_Guimbal도 소형 왕복 엔진 구동 로터크래프트인 Guimbal Cabri G2에 페네스트론을 사용했다.^[12] 중국 하얼빈 항공기 산업 그룹은 Fenestron을 Z-19 정찰/공격 헬리콥터에 사용한다. Bell 360 인빅터스(Bell 360 Invictus)의 아메리칸 벨 텍스트론은 미래 공격 정찰기에 대한 미국 육군 요건을 충족시키기 위한 헬리콥터 설계를 제안했다.

이점

• 인클로저가 주변 보호 기능을 제공하므로 지상의 사람에 대한 안전성이 향상됨.^[5][18]
• 블레이드 팁의 인클로저와 블레이드 수의 증가로 인한 소음 및 진동 대폭 ^[5][18]감소
• 비행 크루즈 단계 중 전력 요구사항 감소.^[19]
• 일반적으로 기존 제품보다 가볍고 작다.^{[20][9][N 2]}
• 외함 때문에 작은 암석 등 느슨한 물체를 빨아들일 가능성이 낮기 때문에 이물질 손상에 대한 민감도가 ^[12]낮음
• 안티 토크 제어 효율성 향상 ^[22]및 파일럿 워크로드 감소
• 테일 로터가 환경을 타격할 수 없기 때문에 사고가 발생할 가능성이 감소됨.

단점들

페네스트론의 단점은 프로펠러에 비해 모든 덕트 팬에게 공통적으로 나타나는 단점이다. 여기에는 다음이 포함된다.

• 인클로저에 의해 더 큰 중량,^[23] 전력 요구량 ^[24]및 공기 저항성
• 높은 건설 및 구매 비용.^[19]
• 비행의 호버 단계 동안 필요한 전력 증가.^[19]

참고 항목

• 노트르

참조

메모들

인용구

참고 문헌 목록

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 페네스트론과 관련된 미디어가 있다.

• 데이브스 올 더 월드 페네스트론스