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헬리콥터

Helicopter
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LAPD가 장착된 벨 206 헬기

헬리콥터는 수평으로 회전하는 로터에 의해 양력과 추력이 공급되는 로터크래프트의 일종이다. 이를 통해 헬리콥터는 수직 이착륙을 할 수 있고, 맴돌 수 있으며, 전방, 후방, 측면으로 비행할 수 있다. 이러한 속성은 고정익 항공기 및 여러 형태의 VTOL(수직 이착륙) 항공기가 수행할 수 없는 혼잡하거나 고립된 지역에서 헬리콥터를 사용할 수 있게 한다.

1942년 시코르스키 R-4는 본격적인 생산에 성공한 최초의 헬리콥터가 되었다.[1][2]

대부분의 초기 설계는 메인 로터를 두 개 이상 사용했지만, 수직 반토크 테일 로터를 동반한 단일 메인 로터(모노콥터)의 구성이 가장 일반적인 헬리콥터 구성이 되었다. 탠덤 또는 횡방향 로터 구성의 트윈 메인 로터 헬리콥터(바이코퍼터)도 모노로터 설계보다 페이로드 용량이 크기 때문에 사용 중이다. 동축 회전식 헬리콥터, 틸트로터 항공기, 복합 헬리콥터가 오늘 모두 비행 중이다. 쿼드로터헬기(쿼드콥터)는 1907년경부터 프랑스에서 개척되었으며, 드론 등 특화된 응용을 위해 다른 종류의 멀티콥터가 개발되었다.

어원

영어단어헬기는 1861년 구스타브 폰튼 다메쿠르(Gustave Ponton d'Amécourt)가 만든 프랑스어 hélicoptére를 각색한 것으로, 그리스 나선(helix, Spiral, wirl, convolution)[3]과 프테론(pteron)의 '윙(wing)'에서 유래한다.[4][5][6][7] "헬리콥터"의 영어 닉네임에는 "초퍼", "복사", "헬리", "휘리새" 등이 있다. 미군에서 흔히 쓰이는 은어는 긴 "e"로 발음되는 "helo"이다.

설계특성

메인 및 앤티토크 로터

헬리콥터는 속어로 "초퍼"라고 부르기도 하며, 수평으로 회전하는 하나 이상의 로터에 의해 양력과 추력이 공급되는 로터크래프트의 일종이다.[8] 이와 대조적으로 자이로다인(또는 자이로플레인)과 자이로다인은 비행 봉투의 전부 또는 일부를 위한 자유 회전 로터를 가지고 있으며, 이는 별도의 추력 시스템에 의존하여 기체를 앞으로 나아가게 하여 기류가 로터를 회전시켜 양력을 제공하도록 한다. 복합헬기는 별도의 추력장치도 갖추고 있지만 정상 비행 내내 로터에 동력을 계속 공급하고 있다.

로터 시스템

주요 기사: 헬리콥터 로터

로터 시스템, 즉 보다 단순한 로터는 양력을 발생시키는 헬리콥터의 회전부분이다. 로터 시스템은 주 회전 장치처럼 수평으로 장착하여 수직으로 리프트를 제공하거나, 주 회전 장치로부터 토크를 상쇄하기 위한 수평 추력을 제공하기 위해 테일 로터와 같은 수직으로 장착할 수 있다. 로터는 마스트, 허브, 로터 블레이드로 구성된다.

돛대는 변속기에서 위로 뻗어나가는 원통형 금속 샤프트다. 돛대의 상단에는 허브라고 불리는 회전날개의 부착점이 있다. 메인 로터 시스템은 로터 블레이드가 어떻게 부착되고 허브에 비례하여 움직이는지에 따라 분류된다. 세 가지 기본 유형이 있다: 힌지리스, 완전 연결식, 티터링. 비록 일부 현대식 로터 시스템은 이것들의 조합을 사용한다.

반토크

대부분의 헬리콥터에는 단일 메인 로터가 있지만, 공기역학적 드래그에 의해 생성된 토크는 반대 토크로 대응되어야 한다. 이고르 시코르스키가 VS-300을 위해 정착한 디자인은 더 작은 꼬리 회전자였다. 테일 로터는 토크 효과에 대항하기 위해 꼬리에 밀거나 당기는 것으로, 이것은 헬리콥터 설계에 가장 일반적인 구성이 되었으며, 보통 테일 붐이 끝날 때 이 구성이 되었다.

일부 헬리콥터는 덕트형 팬(Fenestron 또는 FANTAIL로 불림)과 NOTAR와 같은 테일 로터 대신 다른 안티 토크 제어장치를 사용한다. NOTAR는 테일 붐에 대한 코안데르 효과의 사용을 통해 날개가 리프트를 개발하는 방식과 유사한 안티 토크를 제공한다.[9]

MD 헬기 520N 공타

반대 방향으로 회전하는 두 개 이상의 수평 로터를 사용하는 것은 토크를 방지하는 테일 로터에 의존하지 않고 항공기에 미치는 토크의 영향을 상쇄하기 위해 사용되는 또 다른 구성이다. 이를 통해 일반적으로 꼬리 로터에 필요한 전력을 우회시켜 주 로터에 완전히 적용할 수 있게 되어 항공기의 동력 효율과 리프팅 용량이 증가한다. 역회전 효과를 사용하여 로터크래프트에 이익을 주는 몇 가지 일반적인 구성이 있다.

  • 탠덤 로터는 두 개의 역회전 로터로, 한 개는 다른 한 개 뒤에 장착된다.
  • 횡방향 로터는 고정 날개 또는 현외 장치 구조물의 끝에 횡방향으로 장착된 역회전 로터의 쌍이다. 이제 틸트로터에 사용되었고, 일부 초기 모델 헬리콥터들이 그것을 사용했었다.
  • 동축 로터는 같은 축으로 다른 축 위에 한 개씩 장착된 역회전 로터 2개다.
  • 중간 회전 로터는 충돌하지 않고 회전 로터가 항공기 상단에서 섞일 수 있을 정도로 충분한 각도로 서로 가깝게 장착된 역회전 로터 2개다. 이것을 이용하는 항공기를 싱크로프터라고 한다.
  • 멀티로터는 3개 이상의 로터를 사용한다. 3개의 로터, 4개의 로터, 6개의 로터, 8개의 로터에 대해 각각 3개의 로터, 4개의 로터, 6개의 로터, 8개의 로터 등 정확한 로터의 양에 따라 구체적인 용어도 사용되는데, 이 중 4개의 로터가 가장 많이 사용된다. 다중로터는 주로 드론에 사용되며 조종사가 있는 항공기에 사용하는 경우는 드물다중로터는 주로 드론에 사용된다.

팁 제트 설계는 로터가 공기를 통해 스스로 밀어내고 토크를 발생시키지 않도록 한다.[10]

엔진

주요 기사: 항공기 엔진 및 터보샤프트

헬리콥터에 사용되는 엔진의 수, 크기 및 유형은 헬리콥터 설계의 크기, 기능 및 능력을 결정한다. 초기의 헬리콥터 엔진은 고무줄이나 스핀들과 같은 간단한 기계 장치들로, 헬리콥터의 크기를 장난감이나 소형 모델로 격하시켰다. 첫 비행기의 비행 전 반세기 동안, 헬리콥터 공기역학 이해의 발전을 위해 증기 엔진을 사용했지만, 제한된 동력으로는 유인 비행을 할 수 없었다. 19세기 말 내연기관 도입은 헬리콥터가 인간을 들어올릴 수 있을 만큼 강력한 엔진이 개발되고 생산되기 시작하면서 헬리콥터 발전의 분수령이 되었다.[citation needed]

CH-53 Sea Stallion 헬리콥터용 터빈 엔진

초기 헬리콥터 설계는 맞춤형 엔진이나 비행기를 위해 고안된 회전식 엔진을 활용했지만, 이것들은 곧 더 강력한 자동차 엔진과 방사형 엔진으로 대체되었다. 20세기 전반기 헬리콥터 개발의 가장 제한적인 단일 요소는 엔진에 의해 생산되는 힘의 양이 수직 비행에서 엔진의 무게를 이기지 못한다는 것이었다. 이것은 초기에 성공한 헬리콥터에서 이용 가능한 가장 작은 엔진을 사용함으로써 극복되었다. 소형 평탄한 엔진이 개발되었을 때, 헬리콥터 산업은 방사형 엔진이 더 큰 헬리콥터에 계속 사용되었지만 소형 헬리콥터에 쉽게 적응하는 가벼운 발전소를 발견했다.[citation needed]

터빈 엔진은 항공 산업에 혁명을 일으켰고, 앞서 언급한 Kaman K-225에 의해 1951년 12월에 개척된 헬리콥터용 터빈축 엔진은 마침내 헬리콥터에게 많은 양의 동력과 낮은 무게의 벌점을 주는 엔진을 주었다. 터보샤프트는 또한 피스톤 엔진보다 더 신뢰성이 높으며, 특히 헬리콥터가 필요로 하는 지속적인 높은 수준의 전력을 생산할 때 더욱 그러하다. 터빈축 엔진은 설계 중인 헬리콥터의 크기에 맞게 크기를 조정할 수 있었고, 그래서 오늘날 가장 가벼운 헬리콥터 모델을 제외한 모든 모델들이 터빈 엔진에 의해 구동되었다.[citation needed]

로터 팁에서 로터를 구동하기 위해 개발된 특수 제트 엔진을 팁 제트라고 한다. 원격 압축기에 의해 구동되는 팁 제트는 콜드 팁 제트로, 연소 배기에 의해 구동되는 팁 제트는 핫 팁 제트로 불린다. 콜드 제트 헬리콥터의 예로는 수드-오우에스트 드진(Sud-Ouest Djinn), 핫 팁 제트 헬리콥터의 예로는 YH-32 호넷(Hornet)[citation needed]이 있다.

일부 무선 조종 헬리콥터와 소형 헬리콥터형 무인 항공기는 전기 모터나 오토바이 엔진을 사용한다.[11] 무선 조종 헬리콥터에는 니트로메탄과 같은 가솔린 이외의 연료를 사용하는 피스톤 엔진도 있을 수 있다. 헬리콥터에서 흔히 사용되는 일부 터빈 엔진도 제트 연료 대신 바이오디젤을 사용할 수 있다.[12][13]

사람이 조종하는 헬리콥터도 있다.

비행 제어

주요 기사: 헬리콥터 비행 제어 장치
벨 206의 제어 장치

헬리콥터는 4개의 비행통제 입력을 가지고 있다. 이것들은 순환기, 집합기, 반토크 페달, 그리고 스로틀이다. 주기 조정기는 보통 조종사의 다리 사이에 위치하며, 흔히 주기봉 또는 그냥 주기봉이라고 불린다. 대부분의 헬리콥터에서 순환은 조이스틱과 비슷하다. 그러나 로빈슨 R22와 로빈슨 R44는 독특한 티터링 바 주기 제어 시스템을 갖추고 있으며, 몇 대의 헬리콥터는 머리 위에서 조종석으로 내려가는 주기 제어 장치를 갖추고 있다.

조정기는 주 날개의 주기적인 피치를 변화시키기 때문에 주기라고 불린다. 그 결과 로터 디스크를 특정 방향으로 기울여서 헬리콥터가 그 방향으로 이동하게 된다. 조종사가 순환기를 앞으로 밀면 로터 디스크가 앞으로 기울어지며, 로터가 전방 방향으로 추력을 낸다. 조종사가 순환기를 옆으로 밀면 로터 디스크가 그쪽으로 기울어져 그 방향으로 추력을 만들어 헬기가 옆으로 맴돌게 된다.

집합 피치 제어 또는 집합은 조종사 좌석의 좌측에 위치하며, 의도치 않은 움직임을 방지하기 위해 정착 가능한 마찰 제어 장치가 있다. 집합은 모든 주 로터 블레이드의 피치 각도를 집합적으로(즉, 동시에) 변경하며, 그 위치와 독립적으로 변경한다. 따라서 집단 입력을 하게 되면 모든 날개가 동일하게 변하게 되고 그 결과 헬리콥터가 고도를 높이거나 감소하게 된다.

스왓쉬 플레이트는 메인 블레이드의 집합적이고 주기적인 피치를 제어한다. 스왓쉬 플레이트는 메인 샤프트를 따라 상하로 이동하여 양쪽 날개의 피치를 변경한다. 이로 인해 헬기는 공격 각도에 따라 공기를 아래나 위로 밀어올리게 된다. 스플래시 플레이트는 또한 헬리콥터가 그러한 방향으로 움직이도록 하기 위해 블레이드 각도를 앞뒤로 또는 좌우로 이동하도록 각도를 변경할 수 있다.

반토크 페달은 고정익 항공기의 방향타 페달과 같은 위치에 위치하며, 유사한 목적, 즉 항공기의 코가 가리키는 방향을 제어하기 위한 용도로 사용된다. 페달을 지정된 방향으로 적용하면 테일 로터 블레이드의 피치가 변경되어 테일 로터에 의해 발생하는 추력을 증가시키거나 감소시키고 적용된 페달의 방향으로 코가 흔들리게 한다. 페달은 기계적으로 테일 로터의 피치를 변경하여 추력 발생량을 변화시킨다.

헬리콥터 로터는 RPM의 좁은 범위에서 작동하도록 설계되었다.[14][15][16][17][18] 스로틀은 엔진에 의해 생성되는 동력을 제어하며, 엔진은 고정비 변속기에 의해 로터에 연결된다. 스로틀의 목적은 로터가 비행을 위한 충분한 리프트를 생산하도록 로터 RPM을 허용 한계 이내로 유지하기에 충분한 엔진 출력을 유지하는 것이다. 단일 엔진 헬리콥터에서 스로틀 제어는 집단 제어에 탑재된 오토바이 스타일의 트위스트 그립이며, 이중 엔진 헬리콥터에는 각 엔진마다 동력 레버가 있다.

복합헬기

복합 헬리콥터는 추력을 위한 추가적인 시스템과 일반적으로 작고 뭉툭한 고정 날개를 가지고 있다. 이것은 순항 중에 로터를 오프로드하여 회전이 느려지게 하여 항공기의 최대 속도를 증가시킨다. 록히드 AH-56A 샤이엔호는 전진 비행 중 엔진 출력의 최대 90%를 푸셔 프로펠러로 전환했다.[19]

비행

헬리콥터의 기본 비행 조건은 호버, 전진 비행, 그리고 둘 사이의 전환 등 세 가지가 있다.

호버

HH-65는 구조 호이스트 훈련을 하는 동안 호버를 잡고 있다.

맴도는 것은 헬리콥터를 조종하는 데 있어서 가장 어려운 부분이다. 헬기가 호버 속에서 스스로 돌풍 같은 공기를 생성해 기체와 비행통제 표면에 반하는 작용을 하기 때문이다. 최종 결과는 헬리콥터를 필요한 곳에 유지하기 위해 조종사가 지속적으로 제어 입력 및 수정하는 것이다.[20] 작업이 복잡함에도 불구하고 호버의 제어 입력은 간단하다. 순환은 수평면의 드리프트를 제거하는데 사용되는데, 그것은 앞뒤, 오른쪽과 왼쪽을 제어하는 것이다. 그 집단은 고도를 유지하기 위해 사용된다. 페달은 코 방향이나 방향을 조절하는 데 사용된다. 이러한 조정기의 상호 작용으로 인해 한 조정기의 조정은 다른 두 조정기를 조정해야 하기 때문에 이 조정기의 상호작용이 매우 어렵게 된다.

호버에서 전진 비행으로 전환

헬리콥터가 호버에서 전진 비행으로 이동할 때, 그것은 동력을 증가시키지 않고 여분의 양력을 제공하는 변환 리프트라고 불리는 상태로 들어간다. 가장 전형적으로 이 상태는 비행 속도가 약 16–24노트(30–44 km/h; 18–28 mph)에 도달할 때 발생하며 헬리콥터가 비행을 하기 위해 필요할 수 있다.

전진비행

전방 비행에서 헬리콥터의 비행 통제는 고정익 항공기의 그것과 더 비슷하게 행동한다. 순환기에 전방 압력을 가하면 코의 피칭이 낮아져 결과적으로 비행속도가 높아지고 고도가 상실된다. 후프 순환은 코끝을 위로 올려 헬리콥터를 느리게 하고 상승하게 할 것이다. 일정한 비행속도를 유지하면서 집단(동력)을 증가시키면 상승이 유도되고 집단(동력)이 감소하면 하강한다. 이 두 입력, 즉 집합+후반 주기 또는 집합+전방 주기기를 하향 조정하면 일정한 고도를 유지하면서 비행속도가 변경된다. 페달은 균형 잡힌 비행을 유지하기 위해 헬리콥터와 고정익 비행기에서 모두 같은 기능을 한다. 이것은 턴과 뱅크 인디케이터에서 공을 중앙에 위치시키기 위해 필요한 방향으로 페달 입력을 가함으로써 이루어진다.

사용하다

A Bell 205 불 위에 물방울 떨어뜨리기

헬리콥터의 작동 특성(수직으로 이착륙할 수 있는 능력)은 물론 저속 조건에서 장시간 비행할 수 있는 능력 때문에 이전에는 다른 항공기에서는 불가능했던 업무 수행이나 작업 집약적인 업무 수행이 선택되었다.땅바닥에 털썩 주저앉다 오늘날 헬리콥터 이용은 사람과 화물의 운송, 군사적 이용, 건설, 소방, 수색 구조, 관광, 의료 운송, 법 집행, 농업, 뉴스 및 미디어, 공중 관측 등을 포함한다.[21]

긴 케이블이나 슬링에 연결된 하중을 운반하는 데 사용되는 헬리콥터를 공중 크레인이라고 한다. 공중 크레인은 라디오 송신탑이나 대형 에어컨 유닛과 같은 중장비를 높은 빌딩의 꼭대기에 배치하거나 언덕이나 산꼭대기에 올려놓은 라디오 타워와 같이 외진 곳에서 물건을 올려야 할 때 사용한다. 헬리콥터는 벌목 산업에서 공중 크레인으로 사용되어 차량이 이동할 수 없고 환경 문제로 도로 건설을 금지한 지형에서 나무를 들어낸다.[22] 하중을 운반하는 데 사용되는 긴 단일 슬링 라인 때문에 이러한 작업을 롱라인이라고 한다.[23]

단일 비전투 헬기 작전으로는 1986년 체르노빌 원전사고에 이은 재난관리 작전이 역대 최대 규모다. 수백 명의 조종사들이 에어드롭과 관찰 임무에 참여하여 몇 달 동안 하루에 수십 개의 출격식을 했다.

'헬리택'은 헬기를 이용해 거친대지 화재를 진압하는 것이다.[24] 헬리콥터는 공중 소방(물폭탄)에 사용되며 탱크를 장착하거나 헬리콥터 버킷을 운반할 수 있다. 밤비 버킷과 같은 헬리버킷은 보통 호수, 강, 저수지 또는 이동식 탱크에 양동이를 적셔 채워진다. 헬기에 장착된 탱크는 헬기가 지상에 있는 동안 호스에서 채워지거나 헬기가 상수원 위를 맴돌 때 매달린 스노클을 통해 호수나 저수지에서 물을 빨아들이게 된다. 헬리택 헬기는 접근하기 어려운 지역으로 급강하하는 소방관들을 수송하고 소방관들을 재충전하는 데도 사용된다. 일반적인 소방헬기에는 벨 205와 에릭슨 S-64 에어크레인 헬리콥터 등이 있다.

헬리콥터는 구급차가 현장에 쉽고 빠르게 도착하지 못하거나 제때 환자를 의료시설로 이송할 수 없는 상황에서 응급의료 지원을 위한 에어 앰뷸런스로 사용된다. 의료시설 간 환자 이송이 필요할 때도 헬기를 이용하고 항공 운송이 가장 실용적인 방법이다. 에어 앰뷸런스 헬기는 비행 중 환자에게 안정적이고 제한적인 치료를 제공할 수 있는 장비를 갖추고 있다. 헬리콥터를 에어 앰뷸런스로 사용하는 것을 흔히 '메데바크(MEDEVAC)'라고 하며, 환자들을 '공중(空中)' 또는 '메데바스(medevac)'라고 부른다. 이러한 용도는 한국전쟁에서 개척되었는데, 이때 의료시설 도달 시간이 제2차 세계대전에 필요한 8시간에서 3시간으로 단축되었고, 나아가 베트남전쟁에 의해 2시간으로 단축되었다.[25]

경찰서와 다른 법 집행 기관들은 헬리콥터를 이용하여 용의자들을 쫓는다. 헬리콥터는 독특한 항공 시야를 확보할 수 있기 때문에 지상의 경찰과 연계해 용의자의 위치와 동선을 보고하는 경우가 많다. 그들은 종종 야간 활동을 위한 조명 및 열 감지 장비를 갖추고 있다.

항공 뉴스 보도 서비스를 제공하는 KPRC의 벨 206

군대는 공격용 헬기를 이용해 지상 목표물에 대한 공중 공격을 실시한다. 그러한 헬리콥터들은 미사일 발사대와 미니건들을 탑재하고 있다. 수송 헬기는 활주로가 부족하여 고정익 항공기를 통한 수송이 불가능할 경우 병력과 물자를 나르기 위해 사용된다. 수송헬기를 목적상 공격부대로서 수송하는 것을 「공습」이라고 한다. 다양한 크기의 무인항공시스템(UAS) 헬리콥터 시스템은 기업들이 군사정찰과 감시 임무를 위해 개발하고 있다. 해군도 소형 선박에서 작전할 수 있기 때문에 대잠전에 수중 음파 탐지기가 장착된 헬기를 사용한다.

석유회사들은 헬리콥터를 빌려 작업자와 부품을 바다나 먼 곳에 위치한 원격 시추장으로 신속하게 이동시킨다. 보트보다 빠른 속도 이점은 높은 헬리콥터 운영비를 비용 효율적으로 만들어 오일 플랫폼이 계속 운영되도록 보장한다. 여러 회사가 이런 종류의 영업을 전문으로 한다.

NASA는 2020년 화성(로버와 함께) 조사를 위해 발사될 1.8kg(4.0lb) 헬리콥터 화성 헬기를 개발하고 있다. 화성 대기권이 지구 대기권보다 100배 얇다는 점을 감안하면 두 개의 칼날은 지상 헬리콥터보다 약 10배 빠른 분당 3000바퀴에 가까운 속도로 회전할 것이다.[26]

전자 뉴스 수집에서, 헬리콥터는 1960년대 후반부터 주요 뉴스 기사를 공중으로 볼 수 있게 해 왔다. 헬리콥터는 카메라 앞과 뒤에서 모두 필름에 사용되었다.[27]

시장

2017년에는 토목헬기 926대가 369대의 로터크래프트에 18억7000만 달러, 레오나르도 헬기가 102대에 8억600만 달러(최초 3/4분만), 벨헬기가 132대에 6억9600만 달러, 로빈슨헬기가 1억6100만 달러(약 305년)에 선적됐다.[28]

2018년 10월까지 민·관 운영자와 함께 운행 중인 헬기와 저장헬기 3만8,570대가 로빈슨헬기를 선두로 24.7%를 차지했고 이어 에어버스헬기 24.4%, 벨 20.5, 레오나르도 8.4%, 러시아헬기 7.7%, 시코르스키항공기 7.2%, MD헬기 3.4%, 기타 2.2% 순이었다. 가장 널리 보급된 모델은 피스톤 로빈슨 R44(5600대), H125/AS350(3600대), 벨 206(3400대) 순이다. 대부분이 북미 34.3%로 유럽이 28.0%로 가장 많았고 아시아태평양 18.6%, 중남미 11.6%, 아프리카 5.3%,[29] 중동 1.7% 순이었다.

역사

초기 디자인

참고 항목: 대나무 복사기, 레오나르도 다빈치의 과학 및 발명품, 레오나르도의 항공 나사
레오나르도의 "에어리얼 나사"

수직 비행에 대한 최초의 언급은 중국에서 왔다. 기원전 400년경부터 중국 아이들은 대나무 날개 장난감(또는 중국 팽이)을 가지고 놀았다.[30][31][32][33] 이 대나무 코퍼트는 로터에 붙어 있는 막대기를 굴려 돌린다. 그 회전은 양력을 만들고, 장난감은 풀어지면 날아간다.[30] 4세기 AD 다오이스트 지의 게홍( by朴子 "단순함을 품는 주인")이 쓴 바오푸지(Baopuzi)에는 회전 날개 항공기에 내재된 사상이 일부 기술되어 있는 것으로 알려졌다.[34]

중국의 헬리콥터 장난감과 유사한 디자인이 몇몇 르네상스 시대의 그림과 다른 작품들에 등장했다.[35] 18세기와 19세기 초에 서양 과학자들은 중국 장난감을 기반으로 비행 기계를 개발했다.[36]

이탈리아의 다산술 레오나르도 다빈치가 "영리 나사"라고 표현할 수 있는 기계의 디자인을 만든 1480년대 초에 이르러서야 기록된 모든 진전은 수직 비행을 향해 이루어졌다. 그의 노트에는 그가 작은 비행 모형을 만들었음을 암시했지만, 로터가 회전하는 것을 막기 위한 어떤 규정도 없었다.[37][38] 과학지식이 높아지고 받아들여지면서 사람들은 수직 비행의 사상을 계속 추구했다.

1754년 7월, 러시아인 미하일 로모노소프는 중국 상단을 본떠 만든 작은 동축을 개발했지만, 감겨진 스프링 장치로[36] 동력을 공급받아 러시아 과학아카데미에 시연했다. 그것은 스프링에 의해 작동되었고, 기상학적 기구를 들어올리는 방법으로 제안되었다. 1783년 크리스티안 드 로노이와 그의 정비사인 비엔베누는 칠면조 비행깃털을[36] 회전날개로 대조하여 만든 모델에 중국 상판의 동축 버전을 사용하였고, 1784년에는 프랑스 과학 아카데미에 이를 시연하였다. 조지 케이리 경은 중국 플라잉 탑에 대한 어린 시절의 매력에 영향을 받아 라노이와 비엔베누의 그것과 유사하지만 고무줄로 작동되는 깃털의 모델을 개발했다. 세기가 끝날 무렵, 그는 회전날개에는 주석판을, 전력에는 스프링판을 사용하는 것으로 발전했다. 그의 실험과 모델에 대한 그의 저술은 미래의 항공 개척자들에게 영향을 미칠 것이다.[37] Alphonse Pénaud는 1870년에 고무 밴드로 구동되는 동축 로터 모델 헬리콥터 장난감을 개발했다. 아버지가 선물로 준 이 장난감들 중 하나는 라이트 형제가 비행의 꿈을 추구하도록 영감을 줄 것이다.[39]

엔리코 포를라니니의 실험용 헬리콥터, 1877년

1861년 프랑스 발명가 구스타브 드 폰톤 다메쿠르(Gustave de Ponton d'Amécourt)가 소형 증기 동력 모델을 시연해 '헬리콥터'라는 말을 만들었다. 새로운 금속, 알루미늄의 혁신적인 사용으로 유명하지만, 그 모델은 결코 땅에서 들어올리지 않았다. D'Amecourt의 언어적 기여는 결국 그가 구상했던 수직 비행을 묘사하기 위해 살아남을 것이다. 증기력은 다른 발명가들에게도 인기가 있었다. 1878년, 또한 증기 기관으로 작동되는 이탈리아의 엔리코 포를라니니의 무인 자동차는 12미터 높이까지 상승했고, 그 높이에서 수직 이륙 후 약 20초 동안 맴돌았다. 에마뉘엘 디와이드의 증기 동력 설계는 지상의 보일러에서 호스를 통해 동력을 공급받는 역회전 로터가 특징이었다.[37] 1887년 파리의 발명가인 구스타브 트루베는 테더로 연결된 전기 모형 헬리콥터를 만들고 날았다.[citation needed]

1901년 7월, 헤르만 간스윈트의 헬리콥터의 처녀 비행이 베를린-셰네베르크에서 일어났는데, 이것은 아마도 인간을 태운 최초의 공기보다 무거운 모터 구동식 비행이었을 것이다. 이 사건을 다룬 영화는 막스 스클라다노프스키가 찍었지만 여전히 행방이 묘연하다.[40]

1885년 토마스 에디슨은 제임스 고든 베넷 주니어로부터 1000달러(오늘날 2만9000달러 상당)를 받고 비행 개발을 위한 실험을 했다. 에디슨은 헬리콥터를 만들고 그 종이를 주식 시커기에 사용해 건코튼을 만들었고, 그곳에서 그는 내연기관 동력을 얻으려고 시도했다. 헬리콥터는 폭발로 인해 파손되었고 그의 직원 중 한 명이 심하게 화상을 입었다. 에디슨은 자신의 실험을 토대로 성공하려면 마력당 3~4파운드의 모터가 필요하다고 보고했다.[41] 슬로바키아 출신의 발명가인 얀 바흐차는 1901년 0.5m(1.6피트) 높이에 도달한 헬리콥터 모델에 동력을 공급하기 위해 내연기관을 개조했다. 1905년 5월 5일, 그의 헬리콥터는 고도 4미터(13피트)에 도달했고 1,500미터(4,900피트) 이상을 비행했다.[42] 1908년 에디슨은 로터용 케이블로 마스트에 박스 연을 부착한 가솔린 엔진으로 구동되는 헬리콥터 설계에 특허를 냈지만 결코 날지 않았다.[43][44]

제1항공편

1906년, 자크와 루이 브레게라는 두 명의 프랑스 형제가 헬리콥터용 에어포일을 실험하기 시작했다. 1907년, 그러한 실험들은 자이로플레인 1호를 만들었는데, 아마도 쿼드콥터의 가장 초기 알려진 예일 것이다. 날짜에 대해서는 약간의 불확실성이 있지만, 1907년 8월 14일에서 9월 29일 사이에 자이로플레인 1호는 1분 동안 비행사를 공중으로 0.6미터(2피트) 정도 들어올렸다.[1] 자이로플레인 1호는 극도로 불안정하다는 것이 증명되었고 기체의 각 모서리에 있는 사람이 기체를 안정되게 고정시킬 것을 요구했다. 이 때문에 자이로플레인 1호기의 비행은 헬기의 첫 유인 비행으로 평가되지만 자유나 무통행 비행은 아니다.

1907년 폴 코르누의 헬리콥터

같은 해 프랑스의 동료 발명가 폴 코르누는 24마력(18kW)의 앙투아네트 엔진에 의해 구동되는 6.1m(20ft)의 역회전 로터 2대를 사용하는 코르누 헬리콥터를 설계하고 만들었다. 1907년 11월 13일, 그것은 발명가를 0.3미터(1피트)까지 끌어올렸고 20초 동안 높이 떠 있었다. 이번 비행이 자이로플레인 1호기의 비행을 능가하지는 못했지만, 조종사와 함께 하는 진정한 무료 비행은 이번이 처음인 것으로 알려졌다.[n 1] 코르누의 헬기는 몇 차례 더 비행을 완료해 2.0m(6.5ft)에 가까운 높이를 달성했지만 불안정한 상태임이 증명돼 버려졌다.[1]

1911년 슬로베니아의 철학자 겸 경제학자 이반 슬로카르는 헬리콥터 구성에 특허를 얻었다.[45][46][47]

덴마크의 발명가 제이콥 엘르해머는 1912년에 엘르해머 헬리콥터를 만들었다. 그것은 2개의 역회전 디스크가 장착된 프레임으로 구성되었고, 각각의 프레임에는 둘레에 6개의 베인이 설치되었다. 실내 시험 후, 그 항공기는 야외에서 시연되었고 몇 번의 무료 이륙을 했다. 헬기에 대한 실험은 1916년 9월까지 계속되었는데, 이 헬리콥터는 이륙 중 전복되어 로터가 파괴되었다.[48]

제1차 세계대전 당시 오스트리아-헝가리는 2대의 항공기가 건조된 실험용 헬리콥터 원형인 PKZ를 개발했다.

초기개발

1922년 페스카라의 헬리콥터 시험 비행의 무성 영화. EYE 필름 인스티튜트 네덜란드.

1920년대 초, 아르헨티나인 라울 파테라스-페스카라 데 카스텔루치오는 유럽에서 일하면서, 사이클링 피치의 첫 성공적인 적용 중 하나를 보여주었다.[1] 동축, 역회전, 양면 회전 로터는 그들이 생산한 양력을 주기적으로 증가시키고 감소시키기 위해 뒤틀릴 수 있다. 로터 허브도 몇 도 앞으로 기울일 수 있어 별도의 프로펠러 없이 항공기가 앞으로 나아가서 밀고 당기거나 할 수 있다. Pateras-Pescara 또한 자동 조정의 원리를 증명할 수 있었다. 1924년 1월까지 페스카라의 헬기 1호를 시험했으나 전력이 부족하여 자체 무게를 들어 올릴 수 없는 것으로 밝혀졌다. 그의 2F는 더 잘했고 기록을 세웠다.[49] 영국 정부는 250마력(190kW)의 방사형 엔진에 의해 작동되는 3호 헬기가 최대 10분간 비행할 수 있도록 페스카라의 추가 연구에 자금을 지원했다.[50][51]

1923년 3월 타임지는 토마스 에디슨이 조지 드 보테자 박사에게 헬리콥터 시험 비행의 성공에 대한 축하를 보냈다고 보도했다. 에디슨은 "내가 알기로는 당신이 첫 번째 성공적인 헬리콥터를 생산했다"고 썼다. 이 헬리콥터는 맥쿠크 필드에서 시험되었고 15피트 높이에서 2분 45초 동안 공중에 떠 있었다.[52]

1924년 4월 14일 프랑스인 에티엔 외흐미헨은 자신의 쿼드로터헬기를 360m(1,180ft) 비행하며 FAI(Fédération Aéronautique Internationale)가 인정한 최초의 헬리콥터 세계기록을 세웠다.[53] 1924년 4월 18일 페스카라는 736m(2,415ft)[49]의 거리를 4분 11초(약 13km/h 또는 8mph) 만에 비행해 1.8m(6피트)의 높이를 유지한 오레멘의 기록을 깼다.[54] 외히센은 지난 5월 4일 2호 기계로 1km(0.62mi) 폐쇄회로(CC) 헬기 첫 비행을 7분40초 만에 마쳤다.[1][55]

미국에서는 조지 드 보테자트가 미 육군 항공국을 위해 쿼드로터 헬리콥터 데 보테자트를 만들었지만 1924년 육군이 프로그램을 취소해 항공기가 폐기됐다.[citation needed]

네덜란드의 항공 기술자인 Albert Gillis von Baumhauer는 1923년에 로터크래프트 디자인을 연구하기 시작했다. 1925년 9월 24일 네덜란드 육군항공 소속의 플로리스 알버트 반 헤이스트 대위와 함께 그의 첫 번째 시제품인 "flew" ("호핑하여 현실에서 맴돌았다")가 조종기에 올랐다.[56] 반 헤이스트가 사용한 조정기는 폰 바움하우어의 발명품, 순환적이고 집합적인 것이었다.[57][58] 폰 바움하우어는 1927년 1월 31일 영국 항공부에 의해 특허 번호 265,272로 주기적, 집단적 통제에 대해 특허를 받았다.[citation needed]

1927년 독일의 엥겔베르트 자슈카([59]Engelbert Zaschka)는 2개의 로터가 장착된 헬리콥터를 만들었는데, 이 헬리콥터는 안정성을 높이는 데 사용되었고 착륙을 위한 글라이딩 비행을 위한 에너지 축전소 역할을 한다. 미니어처 분야에서 이처럼 성공적으로 작동한 최초의 헬리콥터인 자슈카의 비행기는 수직으로 오르내릴 뿐 아니라 어느 높이에서도 정지 상태를 유지할 수 있다.[60][61]

1928년 헝가리 항공 엔지니어 오스카르 아스보트는 헬리콥터 프로토타입을 제작하여 최소 182회 이착륙했으며, 최대 비행시간은 53분이다.[62][63]

1930년 이탈리아의 기술자 코레디노 다스카니오는 자신의 D'를 지었다.AT3, 동축 헬리콥터. 그의 비교적 큰 기계에는 두 개의 날개가 달린 역회전 로터가 있었다. 조종은 블레이드의 후행 가장자리에 보조 날개나 서보탭을 사용함으로써 이루어졌는데,[64] 이 개념은 나중에 블레커와 카만 등 다른 헬리콥터 설계자들이 채택한 개념이다. 추가 피치, 롤링, 요 컨트롤에는 기체에 장착된 소형 프로펠러 3개가 사용됐다. D'AT3는 고도(18m 또는 59ft), 지속시간(8분 45초), 비행 거리(1,078m 또는 3,540ft)[64][65]를 포함하여 당시 FAI 속도와 고도 기록을 보유했다.

최초의 실용 로터크래프트

스페인의 항공 기술자 겸 파일럿인 후안 데 라 시에르바는 1920년대 초에 오토지로를 발명하여 최초의 실용적인 로터크래프트가 되었다.[66] 1928년에 드 라 시에르바는 런던에서 파리까지 영국 해협을 가로지르는 오토매틱로를 성공적으로 비행했다.[67] 1934년, 오토모이로가 배의 갑판에 성공적으로 이착륙한 최초의 로터크래프트가 되었다.[68] 같은 해 아스투리아스 반란 때 스페인군에 의해 오토지오토그로가 고용되어 로토크래프트의 첫 번째 군사 배치가 되었다. 뉴저지와 펜실베이니아주에서도 헬리콥터 발명에 앞서 우편물과 신문을 배달하는 오토모이로스가 고용됐다.[69] 진정한 수직 비행 능력은 부족하지만, 헬리콥터 분석의 기초가 되는 것은 오토지오로 작업이다.[70]

단일 리프트-로터 성공

소련에서는 보리스 N. 유리예프와 알렉세이 M. Cheremukhin, two aeronautical engineers working at the Tsentralniy Aerogidrodinamicheskiy Institut (TsAGI or the Central Aerohydrodynamic Institute), constructed and flew the TsAGI 1-EA single lift-rotor helicopter, which used an open tubing framework, a four-blade main lift rotor, and twin sets of 1.8-meter (5.9-foot) diameter, two-bladed anti-torque 로터: 코에 2개, 꼬리에 2개 세트. TsAGI 1-EA는 2개의 M-2 파워플레인에 의해 구동되었으며, 1차 세계대전의 Gnome Monosoupape 9 타입 B-2 100 CV 출력 회전식 엔진의 최신형 복제품으로, 몇 개의 저고도 비행을 했다.[71] 1932년 8월 14일까지 체레무킨은 1-EA를 비공식 고도 605미터(1,985피트)까지 끌어올려 다스카니오의 초기 업적을 깨뜨렸다. 그러나 소련은 아직 FAI의 일원이 아니었기 때문에 체레무킨의 기록은 인정받지 못한 채 남아 있었다.[72]

러시아 기술자인 니콜라스 플로린은 최초로 트윈 탠덤 로터 기계를 제작해 자유 비행을 했다. 1933년 4월 루마토레 아에로테크니크 드 벨지크(현 폰 카르만 연구소)에서 신트제네시우스 로데(Sint-Genesius-Rode)에서 비행했으며, 고도 6m(20피트)에 지구력 8분을 달성했다. 플로린은 회전기의 자이로스코프 안정성이 취소되지 않기 때문에 공동 회전 구성을 선택했다. 따라서 회전 장치들은 토크를 상쇄하기 위해 반대 방향으로 약간 기울어져야 했다. 힌지 없는 로터와 공동 회전도 선체 응력을 최소화했다. 당시는 현존하는 헬리콥터 중 가장 안정적인 헬기 중 하나였다.[73]

브레게트-도란트 자이로플레인 로바토이어는 1933년에 건설되었다. 그것은 반대 방향으로 회전하는 동축 헬리콥터였다. 많은 지상 시험과 사고 후에, 그것은 1935년 6월 26일에 처음으로 비행했다. 짧은 시간 안에, 그 항공기는 조종사 모리스 클라이스와 함께 기록을 세우고 있었다. 1935년 12월 14일 그는 지름 500미터(1600피트)의 폐쇄회로 비행 기록을 세웠다.[74] 이듬해인 1936년 9월 26일, 클라이스는 158미터(518피트)의 높이 기록을 세웠다.[75] 그리고 마침내 1936년 11월 24일 44km(27마일)의 폐쇄회로에서 시속 44.7km(27.8mph)로 1시간 2분 50초의[76] 비행시간 기록을 세웠다. 이 항공기는 1943년 빌라코블레이 공항에서 연합군의 공습으로 파괴되었다.[77]

미국 싱글로터 시작

미국의 발명가 아서 M. 영은 1928년에 로터 헤드를 구동하기 위해 변환된 전기 호버 모터를 사용하여 모델 헬리콥터 작업을 시작했다. 영은 스태빌라이저 바를 발명했고 얼마 지나지 않아 특허를 얻었다. 한 동료가 영을 로렌스 데일에게 소개했는데, 그의 작품을 본 적이 있는 영은 벨 항공기 회사에 입사해 달라고 부탁했다. 1941년 영이 벨에 도착했을 때, 그는 그의 특허에 서명하고 헬리콥터 작업을 시작했다. 그의 예산은 두 대의 헬리콥터를 만드는 데 25만 달러(오늘날의 440만 달러에 상당함)였다. 그들은 불과 6개월 만에 벨 모델 30을 탄생시킨 첫 번째 벨 모델 1을 완성했고, 이후 벨 47이 그 뒤를 이었다.[78]

산업의 탄생

이고르 시코르스키와 최초의 대량 생산 헬리콥터인 시코르스키 R-4, 1944년

Frank Kingston Smith Sr에 따르면 Focke-Wulf의 Heinrich Focke는 "완전히 제어 가능한 순환/집합 피치 허브 시스템"을 포함한 Cierva Autogiro Company로부터 라이선스를 구입했다. 그 대가로 시에르바 아우토기로는 포케-아크겔리스 헬리콥터 건설에 대한 교차 허가를 받았다. 포케는 1936년 6월에 처음 비행한 세계 최초의 실용 횡단 트윈로터 헬리콥터인 Focke-Wulf Fw 61을 설계했다. Fw 61은 시속 120마일의 속도로 8,000피트(2,400m) 이상 비행했다. 오토기로 개발은 이제 헬리콥터에 초점을 맞추면서 우회되고 있었다.[79]

제2차 세계대전 당시 나치 독일은 관측, 수송, 의료대피 등을 위해 헬기를 소수로 사용했다. 안톤 플레트너가 독자적으로 개척한 FL 265와 동일한 기본 구성을 사용하는 Flettner Fl 282 Kolibri 싱크로프터는 지중해에서 사용되었고, 포케 아치겔리스 Fa 223 Drace 트윈로터 헬리콥터는 유럽에서 사용되었다.[citation needed] 연합군의 광범위한 폭격으로 독일은 전쟁 중에 헬리콥터를 대량으로 생산할 수 없었다.

미국에서는 러시아 태생의 엔지니어 이고르 시코르스키와 윈 로런스 르페이지가 미군 최초의 헬리콥터를 생산하기 위해 경쟁했다. LePage는 Fw 61 이후 패턴이 있는 헬리콥터 개발 특허권을 받아 XR-1을 구축했다.[80] 한편, 시코르스키는 보다 단순한 단일 로터 설계인 VS-300을 정착시켰고, 이는 최초의 실용적인 단일 리프팅-로터 헬리콥터 설계로 밝혀졌다. 시코르스키는 단일 메인 로터가 생성하는 토크를 상쇄하기 위한 구성을 실험한 후, 테일 붐에 장착된 단일의 더 작은 로터에 안착했다.

VS-300에서 개발된 시코르스키의 R-4는 100대의 항공기 생산 주문을 받은 최초의 대규모 양산형 헬리콥터였다. R-4는 제2차 세계대전에 복무한 유일한 연합군 헬리콥터로서, 주로 버마 전역,[81] 알래스카 전역, 그리고 지형이 험한 다른 지역에서 수색과 구조를 위해 사용되었다. R-4가 R-5와 R-6과 같은 다른 시코르스키 헬리콥터로 대체되기 전까지 총 생산량은 131대에 달했다. 전체적으로 시코르스키는 제2차 세계대전이 끝나기 전에 400대 이상의 헬리콥터를 생산했다.[82]

LePage와 Sikorsky가 군대를 위해 헬리콥터를 만드는 동안, Bell Aircraft는 아서 영을 고용하여 로터 블레이드에 90° 각도로 배치된 가중 스태빌라이저 바를 사용하는 영의 투 블레이드 티터링 로터 디자인을 이용하여 헬리콥터 건설을 도왔다. 후속 모델 30 헬기는 디자인의 단순함과 사용 편의성을 보여주었다. 모델 30은 벨 47로 개발되었으며, 벨 47은 미국에서 민간용으로 인증된 최초의 헬리콥터가 되었다. 여러 나라에서 생산된 벨 47은 거의 30년 동안 가장 인기 있는 헬리콥터 모델이었다.

터빈시대

참고 항목: 가스 터빈 및 터빈축

1951년, 해군성에서 접촉한 사람들의 권유로, 찰스 카만은 그의 K-225 싱크로프터(K-225 Synchropter)를 개조했는데, 이는 안톤 플레트너가 1939년에 처음 개척한 트윈로터 헬리콥터 개념의 설계로, 앞서 언급한 Fl 265 피스톤 결합 설계로 독일에서 새로운 종류의 엔진인 터보샤프트 엔진을 채택한 것이다. 이러한 터빈 엔진의 적응은 무거운 엔진 블록과 보조 구성부품으로 피스톤 엔진보다 낮은 무게의 페널티로 카만의 헬리콥터에 다량의 전력을 공급했다. 1951년 12월 11일, 카만 K-225는 세계 최초의 터빈 동력 헬리콥터가 되었다. 그로부터 2년 후인 1954년 3월 26일, 개조된 해군 HTK-1, 또 다른 카만 헬리콥터가 최초의 쌍둥이 터빈 헬리콥터가 되었다.[83] 그러나, 터빈 엔진으로 생산된 최초의 헬리콥터가 될 수드 항공 알루엣 2호였다.[84]

안정적 호버 비행이 가능한 신뢰할 수 있는 헬리콥터는 고정익 항공기 이후 수십 년 후에 개발되었다. 이는 고정익 항공기보다 높은 엔진 출력밀도 요건 탓이 크다. 20세기 전반기의 연료와 엔진의 향상은 헬리콥터 개발에 중요한 요소였다. 20세기 후반 경량 터빈축 엔진의 가용성은 더 크고, 더 빠르고, 더 고성능의 헬리콥터의 개발로 이어졌다. 더 작고 덜 비싼 헬리콥터들이 여전히 피스톤 엔진을 사용하고 있지만, 터보샤프트 엔진은 오늘날 헬리콥터의 선호 발전소가 되고 있다.

안전

최대 속도 제한

러시아 공군 카모프 Ka-50은 동축 로터 시스템을 사용한다.

헬리콥터가 고정익 항공기만큼 빨리 날지 못하는 몇 가지 이유가 있다. 헬리콥터가 맴돌 때 로터의 바깥쪽 끝은 블레이드의 길이와 회전 속도에 의해 결정되는 속도로 이동한다. 그러나 움직이는 헬리콥터에서는 공기와 관련된 날개의 속도는 헬리콥터의 속도는 물론 회전 속도에 따라 달라진다. 전진하는 로터 블레이드의 비행속도는 헬리콥터 자체보다 훨씬 높다. 이 칼날이 음속을 초과하여 드래그와 진동을 크게 증가시키는 것이 가능하다.

동시에 전진하는 칼날은 앞으로 이동하는 양력을 더 많이 만들고 후퇴하는 칼날은 양력을 적게 만든다. 만약 항공기가 블레이드 팁이 회전하는 공기로 가속한다면, 후퇴하는 블레이드는 블레이드의 동일한 속도로 움직이는 공기를 통과하여 전혀 리프트를 생성하지 않으며, 차량의 후퇴하는 블레이드 측면을 아래로 내려뜨릴 수 있는 중앙 샤프트에 매우 높은 토크 응력이 발생하여 제어력 상실을 야기할 수 있다. 이중 역회전 블레이드는 균형력을 갖춘 전진 2개와 후퇴 2개가 있어 이런 상황을 방지한다.

전진하는 블레이드는 후퇴하는 블레이드보다 공기 속도가 높고 리프트의 비대칭이 발생하기 때문에, 회전자 블레이드는 전진하는 블레이드가 펄럭이는 방식으로 "플랩" - 리프트와 트위스트를 하도록 설계되어 있으며, 공격 각도가 작아진다. 반대로 후퇴하는 칼날이 펄럭이며, 공격 각도가 높아져 더 많은 양력을 발생시킨다. 고속에서 로터에 가해지는 힘은 과도하게 "날아붙는" 것과 같으며, 후퇴하는 칼날이 너무 높은 각도에 도달하여 정지할 수 있다. 이러한 이유로 헬리콥터의 최대 안전 전방 비행속도는 VNE, 속도, 절대 초과하지 않는 속도라는 설계 등급이 부여된다.[85] 또 과도한 양의 후퇴하는 칼날이 정지하는 비행속도로 헬기가 비행할 수 있어 높은 진동과 피치업, 후퇴하는 칼날 속으로 굴러 들어가는 현상이 발생할 수 있다.

잡음

20세기 말기 설계자들은 헬리콥터 소음 감소에 대한 작업을 시작했다. 도시 커뮤니티에서는 종종 시끄러운 항공이나 시끄러운 항공기에 대해 큰 반감을 표시해 왔으며, 경찰이나 여객기 헬리콥터는 소음 때문에 인기가 없을 수 있다. 그 재설계들은 국립공원과 다른 자연 미의 장소에서 비행로를 제한하기 위한 일부 도시 헬리콥터들의 폐쇄와 정부의 조치를 따랐다.

진동

진동을 줄이기 위해 모든 헬리콥터는 높이와 무게에 맞게 회전자를 조정한다. 부적응 헬리콥터는 너무 쉽게 진동할 수 있어서 스스로 흔들릴 것이다. 블레이드의 피치를 변경하여 블레이드 높이를 조정한다. 무게는 로터 헤드 및/또는 블레이드 엔드 캡에 무게를 추가하거나 제거하여 조정한다. 또한 대부분 높이와 피치를 위한 진동 댐퍼가 있다. 어떤 사람들은 또한 진동을 감지하고 대항하기 위해 기계적인 피드백 시스템을 사용한다. 보통 피드백 시스템은 질량을 "안정적인 기준"으로 사용하고 질량으로부터의 연결은 플랩을 작동시켜 진동에 대항하기 위해 로터의 공격 각도를 조정한다. 진동의 측정은 어렵기 때문에 부분적으로 조정이 어려울 수 있으며, 일반적으로 기체와 변속 장치 전체에 장착된 정교한 가속도계가 필요하다. 가장 일반적인 블레이드 진동 조정 시스템은 스트로보스코픽 플래시 램프를 사용하고 로터 블레이드 하부에 도색된 표시 또는 컬러 반사체를 관찰하는 것이다. 전통적인 로우테크 시스템은 로터 끝에 컬러 분필을 장착하고, 리넨 시트를 어떻게 표시하는지 보는 것이다. HUMS(Health and Usage Monitoring System)는 진동 모니터링과 로터 트랙 및 밸런스 솔루션을 제공하여 진동을 제한한다.[86] 변속 장치 진동은 변속 장치 오버홀 또는 교체가 가장 많이 필요하다. 기어박스나 구동렬 진동은 조종사에게 매우 해로울 수 있다. 가장 심한 효과는 통증, 무감각, 촉각의 차별이나 손재주 상실이다.

테일-로터 효과 손실

단일 메인 로터가 장착된 표준 헬기의 경우 메인 로터 블레이드의 끝부분이 공중에서 소용돌이 링을 생성하는데, 이는 나선형으로 회전하는 기류다. 우주선이 전진함에 따라, 이 악취들은 우주선 뒤에서 사라진다.

전방 대각선 옆바람과 함께 맴돌거나 전방 대각선 방향으로 이동할 때 메인 로터 블레이드에서 후행하는 회전하는 배치는 테일 로터의 회전과 정렬되어 비행 제어에 불안정성을 야기한다.[87]

테일 로터와 충돌하는 후행 보티스가 동일한 방향으로 회전할 때, 이는 테일 로터로부터 추력 손실을 야기한다. 후행 보트가 테일 로터의 반대 방향으로 회전하면 추력이 증가한다. 이러한 불안정성을 보상하기 위해 발 페달을 사용하여 테일 로터의 공격 각도를 조정해야 한다.

이러한 문제는 노출된 테일 로터가 차량 후방의 외기를 절단하기 때문이다. 이 문제는 꼬리가 꼬리에 둘러싸인 내부 임펠러와 꼬리에서 옆으로 고압 공기 분사기를 사용하여 꼬리가 도관될 때 사라지는데, 이는 메인 로터 보티스가 내부 임펠러의 작동에 영향을 미칠 수 없기 때문이다.

임계풍 방위각

단일 메인 로터를 가진 표준 헬리콥터의 경우, 옆바람을 동반한 안정적인 비행을 유지하는 것은 추가적인 비행 제어 문제를 야기하며, 특정 각도에서 강한 옆바람은 주 로터로부터 양력을 증가시키거나 감소시킨다. 이 효과는 메인 로터 회전 방향에 따라 다양한 방향으로 크래프트를 대각선으로 이동할 때도 무풍 조건에서 발생한다.[88]

이는 예상치 못한 갑작스러운 리프트 상실, 회복할 수 있는 시간과 거리 부족으로 인해 낮은 고도에서 운전할 때 제어력 상실과 충돌 또는 경착륙으로 이어질 수 있다.

전송

기존의 회전날개 항공기는 일련의 복잡한 기계식 변속 장치를 사용하여 가스 터빈의 고속 회전 속도를 메인 및 테일 로터를 구동하는 데 필요한 저속으로 변환한다. 동력장치와 달리 기계식 기어박스는 (중복을 위해) 복제될 수 없으며 항상 헬리콥터 신뢰성의 주요 약점이었다. 비행 중 치명적인 기어 고장은 종종 기어박스에 걸림과 후속 사망을 초래하는 반면, 윤활유 상실은 기내 화재를 유발할 수 있다.[citation needed] 기계식 기어박스의 또 다른 약점은 구조 피로 한계로 인한 과도 출력 제한이다. 최근의 EASA 연구는 조종사 오류 직후의 추락의 주요 원인으로 엔진과 변속기를 지목하고 있다.[89]

이와는 대조적으로, 전자파 전송은 접촉하는 어떤 부품도 사용하지 않는다. 따라서 윤활은 획기적으로 단순화되거나 제거될 수 있다. 그들의 내재된 중복성은 단일 장애 지점에 대한 좋은 복원력을 제공한다. 기어의 부재는 서비스 수명에 영향을 주지 않고 높은 전력 과도현상을 가능하게 한다. 헬리콥터와 전자파 구동에 적용되는 전기 추진의 개념은 세계 최초로 사람을 태우고 자유 비행하는 전기 헬리콥터를 설계, 건조, 비행한 파스칼 크레티앙에 의해 실현되었다. 이 개념은 2010년 9월 10일 개념적 컴퓨터 지원 설계 모델에서 2011년 3월 1일 - 6개월 미만 30% 전력에서 첫 번째 시험으로 채택되었다. 이 항공기는 2011년 8월 12일에 처음 비행했다. 모든 개발은 프랑스 베넬스에서 이루어졌다.[90][91]

위험

유로콥터 AS350의 메인 로터가 낮은 고도에서 산 옆을 들이받았다.

움직이는 차량과 마찬가지로 안전하지 않은 작동은 제어력 상실, 구조적 손상 또는 인명 손실을 초래할 수 있다. 다음은 헬리콥터에 대한 잠재적 위험의 일부 목록이다.

  • 전력으로 안착하는 것은 항공기가 하강을 저지하기에 충분한 전력이 없을 때다. 이 위험은 조기에 시정하지 않으면 보텍스 링 상태로 발전할 수 있다.[92]
  • 보텍스 링 상태는 저속, 고출력 설정, 고강하율의 조합에 의해 유발되는 위험이다. 로터팁 보트는 로터 디스크 아래의 고압 공기에서 디스크 위의 저압 공기로 순환하여 헬리콥터가 자체 하강 기류에 안착하도록 한다.[92] 힘을 더하면 공기 순환 속도가 빨라지고 상황이 악화된다. 파워로 안착하는 것과 혼동되기도 하지만 공기역학적으로 다르다.
  • 후퇴하는 블레이드 스톨은 고속 비행 중에 경험하며 헬리콥터 전진 속도의 가장 일반적인 제한 요인이다.
  • 접지 공진은 관절형 로터 시스템의 날개의 리드/래그 간격이 불규칙해질 때 발생하는 자체 보강 진동이다.
  • Low-G 조건은 양수 G-힘 상태에서 음수 G-힘 상태로 갑자기 변화하여 리프트(디스크 미부하)가 상실되고 후속 롤오버가 발생하는 것이다. 디스크가 하역된 상태에서 aft 사이클을 적용하면 메인 로터가 꼬리에 부딪혀 치명적인 고장을 일으킬 수 있다.[93]
  • 헬리콥터가 스키드 중 하나를 중심으로 회전하고 헬리콥터가 옆으로 스스로 잡아당기는 동적 전복(대부분 고정익 항공기 지상 루프와 유사함)
  • 파워트레인 고장, 특히 높이-속도 다이어그램의 음영 영역 내에서 발생하는 고장.
  • 테일 로터 제어 시스템의 기계적 오작동 또는 테일 로터 추력 권한 상실로 인해 발생하는 테일 로터 고장("테일 로터 효율 손실"(LTE))).
  • 먼지가 많은 환경에서는 브라운아웃, 눈 오는 환경에서는 화이트아웃.
  • 로터 RPM이 낮다는 것은 엔진이 비행을 유지하기에 충분한 RPM으로 블레이드를 구동할 수 없는 경우를 말한다.
  • 로터 과속 - 로터 허브 피치 베어링(브링링)을 과압할 수 있으며, 충분히 심할 경우 항공기와 블레이드 분리를 일으킬 수 있다.
  • 저고도 운영으로 인한 전선 및 나무 타격,[94] 원격지 이륙 및 착륙
  • 상황 인식 부족으로 인해 의도치 않게 항공기가 지상으로 비행하는 지형으로의 비행 통제.
  • 헬리콥터[95] 몇 대에 돛대가 부딪혔어

치명적인 충돌 목록

사상자 수별 헬리콥터 추락 사고
날짜 연산자 항공기 이벤트 및 위치 사망자수
2002년 8월 19일 러시아 밀 미-26 체첸 상공에서 격추됨 127
1982년 12월 9일 니카라과 밀미-8 88명을 태운 채 산디니스탄 반군에 의해 격추되었다. 승객 84명 전원이 사망하고 승무원 4명 모두 생존했다.[96] 84
1997년 2월 4일 이스라엘 시코르스키 CH-53 Sea Stallion (x2) 이스라엘 상공의 충돌 73
1992년 12월 14일 러시아(러시아 공군) 밀미-8 강력한 호위에도 불구하고 SA-14 MANPAD를 이용해 압하지아에서 그루지야군에 의해 격추되었다. 승무원 3명과 승객 58명으로 주로 러시아 난민으로 구성됐다.[97] 61
1993년 10월 4일 조지아 밀미-8 동부 압하지아에서 피난민 60명을 수송할 때 격추되었다. 탑승자 전원이 사망했다.[97][failed verification] 60
1977년 5월 10일 이스라엘 CH-53 요르단 계곡 이타브 인근 추락 사고 54
1968년 1월 8일 미국 시코르스키 CH-53A 시 스탤리온, USMC 베트남 남부의 웅하 전투기지 근처에서 추락. 승무원 5명과 승객 41명이 모두 사망했다. 46[98]
1972년 7월 11일 미국 시코르스키 CH-53D Sea Stallion, USMC 남베트남 꽝 트르 근처에서 미사일에 의해 격추되었다. 미 해병 6명과 베트남 해병 50명이 탑승했다. 미군 3명과 베트남 해병 43명이 숨졌다. 46[99]
1982년 9월 11일 미국 보잉 CH-47 치누크, 미군 당시 서독에 위치한 만하임에서 열린 에어쇼에서 추락했다. 46[100]
1986년 11월 6일 영국 국제 헬리콥터 보잉 234치누크 LR 셰틀랜드 제도의 충돌 45
1992년 1월 28일 아제르바이잔 밀미-8 슈트다운 44
2009년 7월 3일 파키스탄 (파키스탄군) 밀미로17번길 크래쉬 41
2011년 8월 6일 미국 CH-47 치누크 슛다운, 아프가니스탄 38[101]
1971년 8월 18일 미국 CH-47 치누크, 미군 페그니츠 근처에서 추락했고, 그 후 서독에 위치해 있었다. 승무원 4명과 승객 33명 모두 숨졌다. 37[102]
2005년 1월 26일 미국 시코르스키 CH-53E 슈퍼 스탤리온, USMC 이라크 아르루트바 인근에 추락 31[103]

세계 기록

기록유형 기록하다 헬리콥터 파일럿 날짜 위치 참고 참조
속도 400.87km/h(249.09mph) 웨스트랜드 링스 존 트레버 에긴튼(영국) 1986년 8월 11일 영국 [104]
착륙하지 않은 거리 3,561.55km(2,213.04mi) 휴즈 YOH-6A 로버트 G. 페리(미국) 1966년 4월 6일 미국 [105]
세계 일주 속도 136.7km/h(84.9mph) 아구스타 A109S 그랜드 스콧 카스트로비치(미국) 2008년 8월 18일 뉴욕으로부터 그리고 뉴욕까지
유럽, 러시아, 알래스카, 캐나다를 경유하여		 기내 급유 금지 [106]
페이로드 없는 최고 고도 12,442m(40,820ft) 에어로스파티알레 라마 장 불렛 (프랑스) 1972년 6월 21일 프랑스. [107]
최고 수준의 비행 고도 11,010m(36,120ft) 시코르스키 CH-54 타헤 제임스 K. 교회 1971년 11월 4일 미국 [108]
40톤 급부하 고도한 고도 2,380m(7,398ft) 밀 V-12 바실리 콜로첸코 외 1969년 8월 6일 USSR [109]
최고 이륙(터빈) 8,848m(29,029ft) 유로콥터 AS350 디디에 델살레 2005년 5월 14일 네팔 에베레스트 산 [110]
최고 이륙(피스톤) 4,300.7m(14,110ft) 로빈슨 R44 마크 영 2009년 10월 12일 미국 콜로라도 주 파이크스 [111]
제1차 유인 전기비행 순수전기 호버 솔루션 F 프로토타입 파스칼 크레티엔 2011년 8월 12일 프랑스. 베넬레스 [112]
가장 긴 사람 동력 리프트 페달 동작, 64초 내구성, 3.3m 높이, 대각선 폭: 46.9m AeroVelo Atlas, 4 로터 토드 레이허트 박사 2013년 6월 13일 캐나다 실내 축구 경기장; 이고르 1세. 시코르스키 콩쿠르 우승자 [113]

참고 항목

참조

메모들

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각주

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참고 문헌 목록

외부 링크