안녕하세요!! 드린이입니다 ::))
오늘은 드론 입문자 혹은 초심자를 위한 드론의 비행 원리 32탄입니다. 32탄에서는 지난 포스팅에 이어 멀티콥터가 공중에 떠있을 수 있는 원리와 이유에 대한 내용을 포스팅하겠습니다.
전이양력(Translational Lift)
전이양력은 로터의 회전으로 발생한 양력이 기체가 전진하기 위해서 헬리콥터 블레이드의 회전면을 앞으로 기울이는 순간, 위로 작용하던 양력이 앞으로 작용하는 추력으로 전이되는 양력을 의미합니다. 다시 말하면, 양력의 힘이 추력의 힘으로 전이되었다고 하여 전이양력이라고 할 수 있습니다.
비행 상태의 변화
제자리 비행 시에는 앞으로 나아가가는 힘인 추력은 ‘0’이며 하강풍의 영향을 받고, 전진비행 시에는 기체가 앞으로 전진비행을 위하여 회전면의 각도를 앞으로 숙여주면, 기체가 앞으로 전진하면서 제자리 비행 시에 기체방향 수직으로 내려오던 하강풍의 영향을 점점 덜 받게 되고, 블레이드 끝단에 형성되는 와류의 영향도 덜 받는 상태가 됩니다.
전이양력의 진행 순서
전이양력의 진행 순서는 아래의 순서와 같습니다.
1. 속도가 증가하면서 바람의 방향은 점점 제자리 비행 시의 수직의 방향에서 점점 기울어지는 방향으로 전환되고 블레이드 끝단에 형성되는 와류의 힘도 작아지게 됩니다.
2. 전진속도가 약 15노트(약 시속 30km) 정도가 되면 하강풍의 영향을 거의 벗어나서 새로운 형태의 공기흐름이 형성됩니다.
3. 속도가 증가하면서 위에서 내려오는 하강풍의 영향을 받는 것이 아니고 앞에서 불어오는 바람의 영향만 받습니다.
드론의 경우 프로펠러의 회전면을 기울이면서 모터의 속도를 조절해서 기체의 방향과 속도를 조절하기 때문에 드론도 역학적으로 당연히 전이양력이 발생하게 됩니다.
유효 전이양력(Effective Translation Lift)
유효 전이양력은 회전익 기체가 제자리 비행의 정지관성을 완전하게 벗어날 정도로 전이된 양력을 의미합니다. 전진비행을 하더라도 어느 정도는 유도기류에 의한 하강풍의 영향을 받으나 비행체의 속도가 16노트~24노트(시속 31km~45km)에 이르면서 공기의 재순환 구역에서 완전히 벗어나서 지속적으로 새로운 바람을 받아들이게 됩니다.
또, 충분하게 양력을 추력으로 전환해서 ‘이제부터는 앞에서 불어오는 바람의 영향을 주로 받으면서 비행을 한다’는 의미가 있습니다. 하지만, 기체별로 날개 또는 블레이드 면적, 로터 길이, 로터 RPM에 따라서 발생되는 시기가 다를 수 있습니다.
유효전이양력의 효과
유효전이양력의 효과는 아래와 같습니다.
1. 제자리 비행 시는 하강풍으로 인한 항력이 강했으나, 유효전이양력으로 유도기류가 수평으로 전환되면서 유도항력은 감소되고 이로 인하여 앞에서 불어오는 상대풍과의 받음각 증가하여 유도항력의 감소로 받음각이 증가한다.
2. 와류가 발생하던 구역에서 벗어나 받음각이 커지고 양력이 증가하므로 기수방향이 들리는 현상이 발생하여 기수 들림 현상이 발생한다.
3. 와류구역을 벗어나면서 동체가 오른쪽으로 기울어지는 롤링(rolling)하는 현상이 발생한다.
4. 왼쪽으로 방향이 틀어지는 좌측으로의 요잉 현상(left yawing)이 발생한다.
오늘의 포스팅을 마치도록 하겠습니다.
감사합니다::))