안녕하세요!! 드린이입니다 ::))
오늘은 드론 입문자 혹은 초심자를 위한 드론의 비행 원리 31탄입니다. 31탄에서는 지난 포스팅에 이어 멀티콥터가 공중에 떠있을 수 있는 원리와 이유에 대한 내용을 포스팅하겠습니다.
지면효과(Ground Effect)
지면효과는 지면에 근접하여 운용 시에 로터 하강풍이 지면과 충돌하여 양력 발생효율이 증대되는 현상으로, 헬리콥터의 성능을 증대시켜 적은 동력으로 제자리 비행을 가능하게 해 줍니다.. 또 로터 직경의 1배 이내에서 정지비행 시, 아스팔트나 콘크리트 포장된 곳 및 상대적으로 장애물이 없는 평탄한 곳에서 지면효과가 증가하게 됩니다.
차이점
지면효과를 받을 때와 받지 않을 때의 차이점으로는 유도기류의 속도, 유도항령, 받음각(영각) 및 수직 양력 등이 있습니다.
로터 블레이드 운동
양력의 불균형
양력의 불균형(Dissymmetry of Lift)은 전진 및 후진 블레이드 사이의 속도 차 때문에 전진 블레이드와 후진 블레이드 사이에 양력의 차이가 발생하는 것을 의미합니다. 전진 블레이드는 바람이 불어오는 6시~12시 방향으로 회전하는 블레이드입니다. 또, 후진 블레이드는 바람이 불어오는 반대방향인 12시에서 6시 방향으로 회전하는 블레이드입니다.
해소 방법
양력 불균형 해소 방법으로 밀도와 블레이드의 면적은 동일, 따라서 받음각과 블레이드의 속도만이 변수로 작용하는데 이 두 변수는 양력 불균형 해소를 위해 서로 상쇄시켜야 합니다. 또, 분당회전수와 항공기 속도에 따라 블레이드 속도가 결정되는데 이 두 가지 요소 모두 항공기에 규정된 운용한계 내에 있어야 합니다. 따라서 받음각 변화만이 양력 불균형을 상쇄시킬 수 있는 요소로 남게 됩니다. 블레이드 속도가 상대적으로 일정하므로, Blade Flapping과 Cyclic Feathering으로써 양력 불균형을 상쇄시킬 수 있습니다.
블레이드 플래핑
블레이드 플래핑은 블레이드의 상하운동을 통해 전진블레이드는 양력을 감소시키고, 후진블레이드는 양력이 증가하여 양력 불균형을 해소합니다. 참고로 플래핑은 ‘날개친다‘날개 친다’, ‘펄럭인다’의 사전적 의미입니다.
전진블레이드는 비행방향으로 회전하는 블레이드로서 합력 상대풍 속도가 후진블레이드보다 빠르므로 상대적으로 양력이 많이 발생하여 전진블레이드는 상향 플래핑을 하고, 후진 블레이드는 상대적으로 속도가 느리므로 양력이 적게 발생하여 하향 플래핑을 하게 되는데, 이러한 차이로 양력불균형 현상이 해소됩니다.
로터 블레이드 운동
과도한 플래핑을 블로우백(blowback) 현상이라고 하며, 회전익 헬리콥터가 전진할 때 발생하는 양력불균형을 블레이드 플래핑으로 해소하였는데, 이것이 과도하여 회전면이 후방으로 경사지는 현상입니다. 이 블로우백 현상으로 기체의 기수가 들리게 되어 전진하는 비행을 방해하며, 이를 해소하는 방법이 사이클릭 페더링(Cyclic Feathering)입니다. 페더링(Feathering)은 ‘바이올린을 활로 자유스럽고 빠르게 움직이며 연주한다’는 사전적 의미로, 과도한 플래핑에서 발생된 문제를 빠르게 해결해 준다는 의미입니다.
사이클릭 페더링은 양력을 너무 감소시켰으니 마스트와 연결된 블레이드를 사이클릭 조종스틱을 전방으로 이동시켜서 블레이드 피치각(Blade Pitch Angle)을 조정하여 회전면을 다시 기수방향을 향하도록 균형을 맞추어주는 것을 의미합니다.
오늘의 포스팅을 마치도록 하겠습니다.
감사합니다::))