테일 로터

Tail rotor
a stationary four-bladed tail rotor atop a vertical pylon
아에로스파티알레 푸마의 전통적인 꼬리 회전자
Robinson R44 꼬리의 클로즈업 보기

테일 로터는 전통적인 단일 로터 헬리콥터의 꼬리에 수직 또는 거의 수직으로 탑재된 소형 로터로서, 여기서 회전하여 메인 로터의 회전 방향과 같은 방향으로 수평 추력을 발생시킨다. 테일 로터의 위치와 헬리콥터의 질량 중심으로부터의 거리는 메인 로터의 회전으로 동체에 가해지는 반응 토크를 상쇄할 수 있는 충분한 추력 지렛대를 개발할 수 있게 해준다. 테일 로터나 기타 도난 방지 메커니즘(예: NOTAR)이 없다면 헬리콥터는 비행할 때 메인 로터의 반대 방향으로 끊임없이 회전할 것이다.

테일 로터는 추력을 변화시키기 위해 피치의 집합적인 변화만을 요구하기 때문에 메인 로터보다 간단하다. 테일 로터 블레이드의 피치는 조종사가 반토크 페달을 통해 조정할 수 있으며, 조종사가 헬리콥터를 수직 축을 중심으로 회전시킬 수 있어 방향 제어가 가능하다. 그것의 구동 시스템은 메인 트랜스미션으로부터 구동되는 샤프트와 테일 붐의 끝에 장착된 기어박스로 구성되어 있다. 구동축은 구동축이 테일 붐과 함께 구부러지도록 하는 하나의 긴 축 또는 유연한 커플링으로 양쪽 끝에 연결된 일련의 짧은 축으로 구성될 수 있다. 테일 붐의 끝에 있는 기어박스는 테일 로터를 위한 각진 구동력을 제공하며, 분당 회전수(RPM)로 측정되는 테일 로터의 최적 회전속도로 출력을 조정하기 위한 기어링을 포함할 수 있다. 테일 폴론을 장착한 대형 헬리콥터에서는 중간 기어박스를 사용하여 테일 로터 구동축을 앨론에서 전환한다.tailboom을 주탑 꼭대기에 올려놓는다. 또한 테일 로터 주탑은 전방 비행 시 테일 로터의 동력 요건을 완화하기 위해 수직 안정화 에어포일 역할을 할 수 있다. 또한 테일 로터 주탑은 테일 로터 또는 해당 비행 제어장치가 고장 난 경우 특정 비행 속도 범위 내에서 제한적인 안티토크를 제공하는 역할을 할 수 있다. 엔진 출력의 약 10%가 테일 로터로 간다.[1]

디자인

테일 로터 시스템은 그들이 생산하는 추력의 양을 변화시키기 위해 피치가 달라지는 날개라고 불리는 작은 날개인 에어포일을 회전시킨다. 블레이드는 알루미늄 벌집 또는 플라스틱으로 된 종이 벌집처럼 알루미늄 또는 탄소 섬유 복합체로 만들어진 피부로 덮인 복합 재료 구조를 가장 많이 이용한다. 테일 로터 블레이드는 대칭 및 비대칭 에어포일 구조로 제작된다. 피치 변경 메커니즘은 조종석의 토크 방지 페달에서 테일 로터 기어박스에 장착된 메커니즘으로 작동하는 케이블 제어 시스템 또는 제어 튜브를 사용한다. 대형 헬리콥터에서는 피치 변화 메커니즘이 유압 파워 컨트롤 서보에 의해 증강된다. 유압 시스템 고장 시, 조종사가 느끼는 제어 저항은 상당히 크겠지만, 기계 시스템은 여전히 테일 로터 피치를 제어할 수 있다.

테일 로터는 헬리콥터의 주 발전소에 의해 구동되며, 메인 로터의 그것과 비례하는 속도로 회전한다. 피스톤과 터빈으로 구동되는 헬리콥터 모두에서 메인 로터와 테일 로터는 프리휠링 클러치 시스템을 통해 기계적으로 연결되어 있어 메인 로터와 테일 로터가 모두로부터 엔진을 기계적으로 분리시켜 엔진 고장 시 로터가 계속 회전할 수 있다. 자동 조정 중에, 메인 로터의 모멘텀은 테일 로터에 계속 동력을 공급하고 방향 제어가 가능하다. 전방 비행을 위해 그것의 기능을 최적화하기 위해, 꼬리 로터의 날개는 종단 드래그를 감소시킬 수 있는 꼬임이 없다. 왜냐하면 꼬리 로터는 비행 방향에 수직으로 회전축으로 탑재되기 때문이다.

신뢰성 및 안전성

많은 미끄럼틀 로터는 스키드 플레이트나 이 종 47과 같은 강철 가드에 의한 지반 타격으로부터 보호된다.

테일 로터와 이를 위한 동력 및 제어 기능을 제공하는 시스템은 안전한 비행을 위해 매우 중요한 것으로 간주된다. 헬리콥터의 많은 부품과 마찬가지로, 꼬리 로터, 그 변속 장치, 구동 시스템의 많은 부품은 종종 수명을 제한하는데, 이는 조건과 관계없이 일정한 비행 시간 후에 임의로 교체된다는 것을 의미한다. 교체 사이 부품은 시각적 활용은 물론 형광 투과물 검사 등 화학적 방법을 활용해 약한 부품이 완전히 고장나기 전에 감지하는 등 빈번한 검사를 받는다.

실패를 줄여야 한다는 강조에도 불구하고, 그것들은 종종 발생하는데, 대부분 단단한 착지, 미행 또는 이물질 손상으로 인해 발생한다. 테일 로터는 안전한 비행을 위해 필수적인 것으로 간주되지만, 테일 로터 기능의 상실이 반드시 치명적인 충돌로 이어지는 것은 아니다. 지상과 접촉해 고장이 발생하는 경우 항공기는 이미 저고도에 있어 조종사가 완전히 통제 불능 상태로 회전하기 전에 집합적 감소를 하고 헬기를 착륙시킬 수 있을 것이다. 크루즈 비행 중에 테일 로터가 무작위로 고장나는 경우, 많은 헬리콥터에 수직 안정화 장치가 장착되어 있기 때문에 전방 모멘텀은 종종 방향 안정성을 제공할 것이다. 그런 다음 조종사는 자동 조정하여 상당한 전방 비행 속도로 비상 착륙을 하게 되는데, 이것은 활주 착륙 또는 롤온 착륙이라고 알려져 있다.

꼬리 로터 자체는 달리는 헬리콥터 근처에서 일하는 지상 승무원들에게 위험하다. 이 때문에 꼬리 로터는 꼬리로터가 회전하는 동안 지상 대원들의 시야를 높이기 위해 교대 색의 줄무늬로 칠해져 있다.

대체 기술

유로콥터 EC 135, 환타일 조립체 꼬리 로터 장착.

테일 로터 시스템의 단점을 해결하려는 3가지 주요 대안 설계가 있었다.

첫 번째는 공개적으로 노출되는 로터 블레이드보다는 둘러싸인 덕트 팬을 사용하는 것이다. 이 디자인은 다우핀 시리즈 유틸리티 헬리콥터의 유로콥터(현 에어버스 헬리콥터)의 상표인 환타지 또는 "페네스트론"으로 불린다. 팬 주위의 인클로저는 팁 소용돌이의 손실을 줄이고, 이물질의 손상으로부터 날을 보호하며, 공공연히 회전하는 로터의 잠재적 위험으로부터 지상 승무원을 보호하며, 기존 테일 로터보다 훨씬 조용하고 덜 난동하는 소음 프로파일을 생성한다. 덕트형 팬은 더 많은 짧은 블레이드를 사용하지만, 그렇지 않으면 기존의 테일 로터와 매우 유사한 추력 원리로 작동한다.

맥도넬 더글라스는 노타(NO TAIL Rotor) 시스템을 개발했다. 노타(NO TAIL Rotor) 시스템은 개방된 상태에서 회전하는 부품이 나오지 않도록 하는 것이다. NOTAR 시스템은 헬리콥터의 발전소에 의해 구동되는 가변 피치 덕트형 덕트형 팬을 사용하지만 덕트형 팬은 꼬리 붐을 앞두고 동체 내부에 장착되며 배기가스는 꼬리 붐을 끝까지 통과해 한쪽으로 배출된다. 이것은 코안데르 효과에 따라 메인 로터의 다운워시를 꼬리의 붐을 끌어안게 하는 경계층을 형성한다. 이는 주 로터 토크를 상쇄하고 방향 제어를 제공하는 힘을 생성한다. 이 시스템의 장점은 위에서 논의한 페네스트론 시스템과 유사하다.

꼬리 회전자의 필요성을 제거하는 방법에는 최소한 네 가지가 있다.

  • 탠덤/횡단 로터: 오버랩되지 않는 메인 로터 2개를 사용하여 반대 방향으로 회전하므로, 한 로터에 의해 생성된 토크가 다른 로터에 의해 생성된 토크를 상쇄한다. 그러한 구성은 탠덤 회전식 CH-47 치누크처럼 무거운 헬기에서 흔히 볼 수 있다.
V-22 오스프리에서 볼 수 있는 틸트로터 설계는 횡방향 로터 설계의 변형이며, 로터는 고정 날개 끝에 틸트 가능한 나셀에 설치된다. 이것은 로터가 전속력으로 앞으로 날 때 프로펠러 역할을 대신 할 수 있게 해준다.
  • 동축하다. 카모프 Ka-50과 시코르스키 X2와 같은 다른 설계에서는 동축 역회전 주 로터를 사용하며, 이는 두 로터가 같은 축을 중심으로 회전하지만 반대 방향으로 회전한다는 것을 의미한다. 모든 듀얼 메인 로터 시스템의 복잡성은 거의 변함없이 플라이 바이 와이어 비행 제어 시스템을 추가해야 하며, 이것은 비용을 크게 증가시킨다.
  • 서로 맞물린 로터도 반대 방향으로 회전하지만 날개는 반대편 날개 사이의 틈새로 회전해 로터가 충돌하지 않고 서로의 길을 교차할 수 있다. 안톤 플레트너가 발명하여 플레트너 Fl 282,[2] Kaman HH-43 Huskie, Kaman K-MAX에서 사용하였다.
  • 팁 제트. 로터윙에 의해 발생하는 토크의 영향을 제거하는 또 다른 방법은 헬리콥터 자체 내부가 아닌 로터윙의 끝에 엔진을 장착하는 것이다; 이것을 팁 제트라고 한다. 이러한 시스템을 사용하는 헬리콥터의 한 예는 NHI H-3 Kolibrie로, 두 개의 윙팁 각각에 램젯을 장착하고, 램젯을 시작하기 전에 로터를 회전시키는 보조 동력 장치를 갖추고 있었다. 또 다른 예는 페어리 로토디네일 것이다. 또한, 이 추진 개념을 이용하는 거의 모든 모델들이 처음에는 그들을 앞으로 나아가게 하기 위해 이런저런 방법으로 보조 프로펠러를 필요로 하지만, 오토기로, 자이로다인, 파생된 개념에 사용되는 무동력 로터 역시 꼬리 로터가 필요하지 않다.

참고 항목

참조

[3]

  1. ^ 데이브 잭슨. "Flight Dynamics - Definitions & Algorithm" UniCopter, 2013년 1월 29일. 액세스: 2013년 11월 19일
  2. ^ Boyne, Walter J. (2011). How the Helicopter Changed Modern Warfare. Pelican Publishing. p. 45. ISBN 1-58980-700-6.
  3. ^ Rotorcraft Flying Handbook (PDF). U.S. Government Printing Office, Washington D.C.: U.S. Federal Aviation Administration. 2000. pp. 1-2 and 5-3. ISBN 1-56027-404-2. FAA-8083-21.