비행 제어 표면

항공기 비행 제어 표면은 조종사가 항공기의 비행 자세를 조정하고 제어할 수 있는 공기역학 장치이다.

효과적인 비행 제어 표면의 개발은 항공기 개발의 중요한 진전이었다.고정익 항공기 설계에 대한 초기 노력은 항공기가 지상에서 이륙할 수 있는 충분한 양력을 발생시키는 데 성공했지만, 한 번 높이 올라가면 항공기는 통제 불능으로 판명되었고, 종종 비참한 결과를 초래했다.효과적인 비행 제어의 개발은 안정적인 비행을 가능하게 했다.

이 문서는 기존 설계의 고정익 항공기에 사용되는 제어 표면을 설명합니다.다른 고정 날개 항공기 구성에서는 다른 제어 표면을 사용할 수 있지만 기본 원칙은 그대로 유지됩니다.회전익 항공기(헬리콥터 또는 자동조종기)의 제어장치(스틱 및 방향타)는 3개의 회전축에 대해 동일한 동작을 수행하지만 회전 비행 제어장치(메인 로터 디스크 및 테일 로터 디스크)는 완전히 다른 방식으로 조작한다.

비행 제어 표면은 항공기 비행 제어 시스템에 의해 작동된다.

발전

라이트 형제는 최초의 실용적인 제어면을 개발한 것으로 알려져 있습니다.그것은 그들의 ^[1]비행 특허의 주요 부분이다.현대의 제어 표면과는 달리, 그들은 날개 뒤틀림을 사용했다.^[2]라이트 특허를 회피하기 위해 글렌 커티스는 경첩이 달린 제어면을 만들었는데, 같은 종류의 개념은 영국에서 약 40년 전에 처음 특허를 받았습니다.힌지 제어 표면은 날개 뒤틀림의 문제인 응력을 유발하지 않고 구조물에 구축하기 쉬운 장점이 있다.

운동축

항공기는 서로 수직이고 무게중심(CG)에서 교차하는 세 개의 축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있습니다.위치와 방향을 제어하려면 조종사가 각각의 위치를 중심으로 회전을 제어할 수 있어야 합니다.

가로축

가로축으로도 ^[3]알려진 가로축은 날개 끝에서 날개 끝까지 항공기를 통과한다.이 축을 중심으로 한 회전을 피치라고 합니다.피치는 항공기의 코가 가리키는 수직 방향을 바꿉니다.엘리베이터는 피치의 주요 제어면이다.

세로축

세로 축은 코에서 꼬리까지 항공기를 통과합니다.이 축을 중심으로 한 회전을 ^[3]롤이라고 합니다.이 축 주위의 각도 변위를 ^[4]뱅크라고 합니다.조종사는 한쪽 날개에서 리프트를 늘리고 다른 쪽 날개에서 리프트를 줄임으로써 뱅크 각도를 변경합니다.이 차동 양력은 세로 축을 중심으로 회전을 일으킵니다.보조기구는 은행의 주요 통제 기관이다.방향타 또한 은행에 이차적인 영향을 미친다.

수직축

수직축은 위에서 아래로 항공기를 통과합니다.이 축을 중심으로 한 회전을 ^[3]요라고 합니다.Yaw는 항공기의 노즈가 가리키는 방향을 왼쪽 또는 오른쪽으로 변경합니다.요의 1차 제어는 키와 함께 합니다.보조기 또한 요에 2차적인 영향을 미친다.

이러한 축은 항공기와 함께 이동하며 항공기가 이동함에 따라 지구를 기준으로 변화한다는 점에 유의해야 한다.예를 들어, 왼쪽 날개가 똑바로 아래로 향하는 항공기의 경우, "수직" 축은 지면과 평행한 반면 "횡" 축은 지면과 수직이다.

메인 제어면

고정익 항공기의 주요 제어 표면은 경첩이나 선로에 있는 기체에 부착되어 있어 기체가 움직여서 기류를 비껴갈 수 있다.이 공기 흐름의 방향 변경은 연관된 축을 중심으로 평면을 회전시키는 불균형한 힘을 생성합니다.

아일론

보조익은 날개 끝 근처 각 날개의 후미 가장자리에 장착되며 반대 방향으로 이동합니다.조종사가 스틱을 왼쪽으로 움직이거나 휠을 반시계 방향으로 돌리면 왼쪽 에일런이 위로, 오른쪽 에일런이 아래로 내려갑니다.에어릴론을 올리면 그 날개의 양력이 감소하고 내리면 양력이 증가하므로 스틱을 왼쪽으로 움직이면 왼쪽 날개가 떨어지고 오른쪽 날개가 상승합니다.이로 인해 항공기가 왼쪽으로 구르고 왼쪽으로 선회하기 시작합니다.스틱의 중심을 맞추면 보조기들이 뱅크 각도를 유지하면서 중립으로 돌아갑니다.항공기는 반대 방향의 에일러론 모션이 뱅크 각도를 0으로 되돌려 직진할 때까지 계속 선회할 것이다.

엘레베이터

엘리베이터는 수평 안정기의 이동 가능한 부분으로, 수평 꼬리 부분의 고정 부분 뒤에 힌지가 연결됩니다.엘리베이터는 함께 위아래로 움직인다.조종사가 막대를 뒤로 당기면 엘리베이터가 올라간다.막대기를 앞으로 밀면 엘리베이터가 내려갑니다.엘리베이터가 올라가면 꼬리가 아래로 밀려서 코가 올라갑니다.이로 인해 날개가 더 높은 공격 각도로 날게 되어 더 많은 양력과 항력을 발생시킵니다.스틱의 중심을 맞추면 엘리베이터가 중립으로 돌아가고 피치의 변화가 멈춥니다.MD-80과 같은 일부 항공기는 엘리베이터 표면 내의 서보 탭을 사용하여 주 표면을 공기역학적으로 제 위치로 이동시킨다.따라서 제어 탭의 이동 방향은 주 제어 표면과 반대 방향이 됩니다.MD-80의 꼬리가 '분할' 엘리베이터 시스템을 갖춘 것처럼 보이는 것은 이 때문입니다.

캐나드 배치에서는 엘리베이터는 전방면 후방에 힌지로 연결되어 반대방향으로 이동한다.예를 들어 조종사가 스틱을 뒤로 당겼을 때 엘리베이터는 하강하여 전방의 리프트를 증가시키고 코를 들어 올린다.

방향타

방향타는 일반적으로 엠펜니지의 일부인 수직 안정기의 후행 가장자리에 장착됩니다.조종사가 왼쪽 페달을 밟으면 방향타가 왼쪽으로 꺾인다.우측 페달을 밟으면 방향타가 우측으로 꺾입니다.키를 오른쪽으로 꺾으면 꼬리가 왼쪽으로 밀리고 노즈가 오른쪽으로 요동합니다.방향타 페달의 중심을 맞추면 방향타가 중립으로 돌아오고 요가 정지됩니다.

제어의 이차적 영향

아일론

보조기들은 주로 롤을 제어합니다.양력이 증가할 때마다 유도 항력도 증가합니다.항공기를 왼쪽으로 굴리기 위해 스틱을 왼쪽으로 움직이면 오른쪽 날개에서 양력을 증가시켜 오른쪽 날개에서 유도 항력을 증가시키는 오른쪽 날개 보조 장치가 내려갑니다.보조기 사용 시 항공기 노즈가 보조기 사용과는 반대 방향으로 요하는 역요가 발생합니다.스틱을 왼쪽으로 이동하여 날개를 고정할 때 반대 요는 항공기의 코를 오른쪽으로 이동합니다.반대 요는 글라이더와 같이 날개가 긴 경비행기의 경우 더 뚜렷하다.조종사가 키를 잡고 반작용을 한다.차동 보조기란 하향 보조기가 상향 보조기보다 덜 휘도록 조정되어 역방향 요를 감소시키는 보조기입니다.

방향타

방향타는 기본 제어 표면으로 일반적으로 스틱이 아닌 페달에 의해 제어됩니다.이는 수직 축을 중심으로 비행기의 회전을 제어하는 주요 수단입니다.롤 제어 표면에서 발생하는 역요를 상쇄하기 위해 방향타를 호출할 수도 있다.

수평 비행에서 계속 방향타를 가할 경우 항공기는 처음에 방향타의 주요 효과인 방향타를 가한 방향으로 요동하게 된다.몇 초 후 항공기는 요 방향으로 선회하는 경향이 있습니다.이는 처음에 요 방향과 반대되는 날개의 속도가 증가하고 다른 날개의 속도가 감소하기 때문에 발생합니다.빠른 날개는 더 많은 양력을 발생시키고 그래서 상승하는 반면, 다른 날개는 더 적은 양력을 발생시키기 때문에 하강하는 경향이 있다.방향타를 계속 적용하면 항공기가 기류에 대한 각도로 비행하기 때문에 전방 날개 쪽으로 미끄러지기 때문에 롤링 경향을 유지할 수 있다.이면체를 가진 항공기에 오른쪽 방향타를 적용하면 왼쪽 날개의 공격 각도가 증가하고 오른쪽 날개의 공격 각도가 감소하여 오른쪽으로 구르게 된다.사면체가 있는 항공기는 반대 효과를 보일 것이다.방향타의 이러한 효과는 날개 설계에 충분한 이면체 또는 다면체가 포함될 경우 보조기 등의 1차 롤 제어가 모두 생략될 수 있는 모델 항공기에 일반적으로 사용된다.

항공기의 회전시키다

보트 회전과 달리, 항공기의 방향을 변경하는 것은 보통 방향타가 아닌 보조기를 사용하여 이루어져야 한다.방향타는 항공기를 회전시키지만 이동 방향에는 거의 영향을 미치지 않는다.항공기에서 방향 변화는 양력의 수평 구성요소가 날개에 작용하여 발생한다.조종사는 항공기를 회전에 굴림으로써 날개와 수직인 리프트력을 의도한 회전의 방향으로 기울인다.뱅크 각도가 증가함에 따라 리프팅 힘은 수직 및 수평으로 작용하는 두 가지 구성 요소로 나눌 수 있습니다.

전체 리프트가 일정하게 유지되면 리프트의 수직 구성요소가 감소합니다.항공기의 중량은 변하지 않기 때문에, 반격하지 않을 경우 항공기가 하강하게 된다.수평 비행을 유지하려면 공격 각도를 증가시키고, 총 리프트를 증가시키며, 리프트의 수직 구성요소를 항공기 무게와 동일하게 유지하기 위해 증가된 양의 엘리베이터가 필요하다.이것은 무기한으로 계속할 수 없습니다.수평 비행을 유지하는 데 필요한 총 하중 계수는 뱅크 각도와 직접 관련이 있습니다.즉, 주어진 비행 속도에서 수평 비행은 주어진 뱅크 각도까지만 유지될 수 있습니다.이 각도의 뱅크를 넘어, 조종사가 수평 비행을 유지하기 위해 충분한 양력을 발생시키려 할 경우, 항공기는 가속 정지를 겪을 것이다.

대체 주 제어면

일부 항공기 구성에는 비표준 일차 제어 장치가 있습니다.예를 들어 스태빌라이저 후면의 엘리베이터 대신 전체 테일플레인이 각도를 변경할 수 있습니다.일부 항공기는 V자 모양의 꼬리를 가지고 있으며, 그 뒤에 있는 움직이는 부분은 엘리베이터와 방향타의 기능을 결합한다.델타 윙 항공기는 날개 뒤쪽에 엘리베이터와 보조기의 기능을 결합한 "엘리베이터"가 있을 수 있다.

보조 제어면

스포일러

돛대와 같은 저저항 항공기에서 스포일러는 날개 위의 기류를 방해하고 양력을 크게 줄이기 위해 사용됩니다.이를 통해 글라이더 조종사는 과도한 비행속도를 올리지 않고 고도를 낮출 수 있다.스포일러는 때때로 "리프트 덤퍼"라고 불립니다.비대칭적으로 사용될 수 있는 스포일러는 스포일러온이라고 불리며 항공기의 롤링에 영향을 미칠 수 있다.

플랩

플랩은 각 윙의 인보드 섹션(날개 뿌리 근처)의 후행 가장자리에 장착됩니다.그것들은 날개의 효과적인 곡률을 증가시키기 위해 아래로 꺾인다.플랩은 항공기의 최대 리프트 계수를 증가시키고 따라서 ^[5]정지 속도를 감소시킨다.이들은 이륙과 착륙을 위한 강하를 포함한 저속, 높은 각도의 공격 비행에 사용된다.일부 항공기는 일반적으로 "탑재 보조기"^{[citation needed]}라고 불리는 "비행기"를 갖추고 있습니다.이러한 장치는 주로 보조기(Aileron)로 작동하지만 일부 항공기에서는 플랩이 전개될 때 "드롭"하여 플랩과 롤 제어 인보드 보조기(Inboard Aileron)로 작동한다.

슬래트

선행 에지 장치라고도 알려진 슬랫은 양력 증대를 위해 날개 전면을 확장한 것으로 날개 위의 공기 흐름을 변경함으로써 정지 속도를 줄이는 것을 목적으로 합니다.슬랫은 고정 또는 접을 수 있습니다. 고정 슬랫(예: Fieseler Fi 156 Storch)은 뛰어난 저속 및 STOL 기능을 제공하지만 고속 성능을 손상시킵니다.대부분의 여객기에서 볼 수 있는 접이식 슬랫은 이착륙 시 지연 속도를 줄여주지만 정속 주행 시에는 접이식입니다.

에어 브레이크

공기 브레이크는 항력을 증가시키는 데 사용됩니다.스포일러는 에어 브레이크 역할을 할 수 있지만 리프트 덤퍼 또는 경우에 따라 롤 제어 표면 역할을 하기 때문에 순수한 에어 브레이크가 아닙니다.에어 브레이크는 일반적으로 폼 드래그를 증가시키기 위해 동체에서 바깥쪽으로(대부분의 경우 반대쪽에서 대칭으로) 꺾이는 표면입니다.대부분의 경우 항공기의 다른 곳에 위치하기 때문에 날개에 의해 발생하는 리프트에 직접적인 영향을 미치지 않는다.그들의 목적은 항공기의 속도를 늦추는 것이다.높은 강하율이 필요할 때 특히 유용합니다.민간 항공기뿐만 아니라 고성능 군용 항공기에서도 흔히 볼 수 있으며, 특히 역추력 기능이 없는 항공기에서도 흔히 볼 수 있다.

트리밍 표면 제어

트리밍 컨트롤을 통해 조종사는 광범위한 하중 및 비행 속도에서 날개 및 제어 표면에 의해 발생하는 리프트와 드래그를 균형 있게 조정할 수 있습니다.이는 원하는 비행 자세를 조정하거나 유지하는 데 필요한 노력을 줄여줍니다.

엘리베이터 트림

엘리베이터 트림은 항공기의 균형을 맞추기 위해 꼬리에 정확한 공기역학적 힘을 유지하는 데 필요한 제어력의 균형을 잡습니다.특정 비행 훈련을 수행하는 동안, 원하는 공격 각도를 유지하기 위해 많은 트림이 필요할 수 있습니다.이는 주로 노즈업 자세가 요구되는 저속 비행에 해당되며, 결과적으로 많은 트림을 필요로 하여 테일플레인이 강한 다운포스를 가할 수 있습니다.엘리베이터 트림은 꼬리 부분의 공기 흐름 속도와 상관관계가 있으므로 항공기의 공기 속도 변경은 재트라이밍이 필요하다.항공기의 중요한 설계 매개변수는 수평 비행을 위해 다듬어진 항공기의 안정성입니다.돌풍이나 난기류와 같은 모든 장애는 단기간에 가라앉고 항공기는 수평 비행 속도대로 돌아갑니다.

테일 플레인 트리밍

매우 가벼운 항공기를 제외하고, 엘리베이터의 트림 탭은 원하는 힘과 운동 범위를 제공할 수 없다.적절한 트림 힘을 제공하기 위해 전체 수평 테일플레인이 피치를 조정할 수 있도록 제작되었습니다.이를 통해 조종사는 엘리베이터의 항력을 줄이면서 꼬리 평면에서 양 또는 음의 양력을 정확하게 선택할 수 있습니다.

제어 경음기

컨트롤 경음기는 피벗 지점보다 앞에 돌출된 컨트롤 표면의 단면입니다.그것은 표면의 편향을 증가시키는 경향이 있는 힘을 발생시켜 조종사가 경험하는 제어 압력을 감소시킨다.컨트롤 경음기에는 컨트롤의 균형을 맞추고 컨트롤이 공기 흐름에서 펄럭이는 것을 방지하는 균형추도 포함될 수 있습니다.일부 디자인에는 별도의 물때 방지 무게가 있습니다.

(무선 제어 모형 항공기에서 "제어 경음기"라는 용어는 다른 의미를 가집니다.)^{[6] [7]}

스프링 트림

가장 간단한 배열에서 트리밍은 조종사의 제어 입력을 증가시키기 위해 적절한 힘을 추가하는 기계 스프링(또는 번지)에 의해 이루어집니다.스프링은 보통 엘리베이터 트림 레버에 연결되어 조종사가 가해지는 스프링력을 설정할 수 있도록 합니다.

방향타 및 애일러론 트림

대부분의 고정익 항공기는 엘리베이터에 트림 제어면을 가지고 있지만, 대형 항공기는 키와 보조익에 대한 트림 제어도 가지고 있다.방향타 트림은 엔진의 비대칭 추력에 대항하기 위한 것입니다.애일러론 트림은 항공기 중심선에서 이동되는 무게중심의 영향을 상쇄하기 위한 것이다.이는 연료 탱크에 연료가 다른 탱크에 비해 항공기 한쪽에서 더 많이 적재되는 연료 또는 페이로드 항목에 의해 발생할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

• 항공기 엔진 제어
• 항공기 비행 제어 시스템
• 항공기 비행 정비사
• 컨트롤이 비활성화된 비행
• 선박의 움직임
• 6자유도
• 브이테일
• 날개 뒤틀림

메모들

레퍼런스

• Jeppesen SandersonPrivate Pilot Manual; ISBN 0-88487-238-6 (하드커버, 1999)
• Airplane Flying Handbook; 미국 연방항공국 교통부, FAA-8083-3A (2004년)
• Clancy, L.J.(1975) Airdynamics Pitman Publishing Limited, 런던 ISBN 0-273-01120-0

외부 링크

• BMFA에 의한 항공기 비행 제어 모델에 대한 명확한 설명
• John S의 '비행법'을 참조하십시오.덴커비행의 인식, 절차 및 원리에 대한 새로운 개념.