안녕하세요!! 드린이입니다 ::))
오늘은 드론 입문자 혹은 초심자를 위한 드론의 비행 원리 26탄입니다. 26탄에서는 비행과 관련하여 안정성과 조정성의 개념에 대한 내용을 포스팅하겠습니다.
안정성과 조정성의 개념을 본격적으로 보기에 앞서 항공기의 회전운동에 대해 잠시 살펴보도록 하겠습니다.
오일러 각(Euler angle)
오일러 각은 물체가 놓인 방향을 3차원 공간에 표시하기 위해 레온하르트 오일러가 도입한 세 개의 각도를 의미하며, 모든 비행기의 조종은 ‘롤’, ‘피치’, ‘요’, ‘추력(Thrust)’의 네 가지 변수를 이용합니다. 이 중 ‘롤’, ‘피치’, ‘요’를 오일러 (Euler) 각도라고 합니다. 그리고 각각은 아래와 같은 방향을 뜻 합니다.
요(Yaw)
z축을 기준으로 좌우로 회전할 경우, 발생하는 각도 차이(W)
피치(Pitch)
y축을 기준으로 상하로 회전을 할 경우, 발생하는 각도 차이(V)
롤(Roll)
x축을 기준으로 좌우로 기울게 될 경우, 발생하는 각도 차이(U)
모든 항공기는 공중이라는 3차원 공간에서 물체는 세로축, 가로축, 수직축을 중심으로 움직이게 됩니다.
세로축(Longitudinal Axis)
세로축은 기체의 앞부터 꼬리를 관통하는 축으로, 세로축을 중심으로 기체가 좌·우로 기울어지는 Rolling운동을 하게 되고, 항공기는 조종간을 좌·우로 움직이고 드론은 에일러론 스틱을 조종하여 기체의 평형을 유지합니다.
가로축(Lateral Axis)
가로축은 날개 끝에서 끝을 가로지르는 축으로, 가로축을 중심으로 기체가 상·하로 기울어지는 Pitching운동을 합니다. 항공기는 조종간을 앞뒤로 움직이고 드론은 스로틀 스틱을 조종하여 기체의 평형을 유지합니다.
수직축(Vertical Axis)
수직축은 기체의 무게중심을 관통하는 축으로, 다른 두 개의 축과 수직에 있는 축입니다. 수직축을 중심으로 기체가 좌·우로 방향이 전환되는 Yawing운동을 합니다. 항공기는 방향타 페달(Rudder pedal)을 밟아 움직이고 드론은 러더 스틱을 조종하여 기체의 평형을 유지하게 됩니다.
안정성과 조정성은?
안정과 조종은 항공기의 특성 가운데 가장 중요한 부분으로, 항공기가 경제적이면서도 안전하게 운항되기 위해서는 항공기 성능이 우수해야 하고, 만족할 만한 안정성이 있어야 하며 적절하고 정확한 조종성이 필수입니다.
안정성은?
악기상 등 외부적인 교란에 의해 정상적인 비행상태를 벗어났을 때도 일정한 비행상태를 계속해서 유지하는 것을 의미합니다.
조종성은?
조정성은 조종사의 조작에 따라 즉시 반응하여 기체가 움직여주는 것을 의미합니다.
트림상태?
항공기가 일정한 고도를 유지하면서 각운동 없이 날고 있는 상태, 역학적 평형상태를 트림상태라고 표현합니다. 또, 트림상태는 수평으로 등속비행하고 있는 상태를 뜻하기도 하며 안정성을 확보하기 위해서는 평형상태의 개념인 트림상태를 유지해야 합니다. 또, 안정성은 정적인 안정과 동적인 안정 모두를 포함합니다.
정적 안정
정적 안정은 시간 개념을 포함하지 않고, 평형상태로부터 벗어난 뒤에 평형 상태로 되돌아가려는 안정성이며, 여기서 평형상태는 항공기에 작용하는 힘이 균형된 상태이며, 속도변화가 없는 정상 비행 상태를 포함합니다.
정적 불안정은 평형상태에서 벗어난 물체가 처음 평형 상태로부터 더 벗어나려는 경향이며, 정적 중립은 평행상태에서 벗어난 물체가 원래의 평형상태로 되돌아오지 않고 평형상태에서 벗어난 방향으로도 이동하지 않는 경우를 의미합니다.
동적 안정
동적 안정이란 시간 개념을 포함하여 항공기가 평형상태로부터 이탈된 후 원래의 평형상태로 돌아가려는 경향입니다. 또, 운동의 진폭이 시간이 지남에 따라 감소되는 것을 의미하며 비행 중 교란에 의해서 기체에 진동이 발생할 때 시간이 지남에 따라 진동이 감소되어 원래의 평형상태로 돌아가는 것을 의미합니다.
동적 불안정은 운동의 진폭이 시간이 지남에 따라서 오히려 커지는 것입니다. 또, 동적 중립은 운동의 진폭에 변화가 없는 것을 의미합니다.
오늘의 포스팅을 마치도록 하겠습니다.
감사합니다::))