[비행동역학] Roll Stability에 영향을 주는 요인

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[비행동역학] Roll Stability에 영향을 주는 요인
●Roll Stability에 영향을 주는 요인

1. 상반각(Dihedral, )

Figure 1. 상반각과 옆 미끄러짐
비행기의 Roll Stability에 가장 큰 영향을 미친다. 비행기가 steady level flight 상태(평형)일 때는 의 관계가 성립한다. 그러나 Figure 1의 오른쪽 그림에서와 같이 어떠한 이유로 비행기가 만큼의 Rolling이 발생하였다면 이 된다. 중력은 여전히 수직 아래 방향이지만 항공기의 입장에서는 오른쪽으로 틀어진 샘이기 때문에 항공기는 오른쪽으로 미끄러지기 시작한다. 옆 미끄러짐 발생 시 Rolling과 Yawing이 동시에 발생하게 되고 이러한 옆 미끄러짐 때문에 측풍 가 불게 된다.

Figure 2. 옆 미끄러짐 발생에 따른 받음각의 변화
미끄러짐이 발생하는 동안 대각선 옆으로 미끄러지므로 고도도 약간 잃게 된다. 이 옆 미끄러짐과 고도의 손실을 합치면 Figure 2에서 보는바와 같이 날개에 대해 대각선 위 방향으로 바람이 불게 된다. 이로 인해 항공기 좌·우 날개의 받음각이 변하게 되는데, Figure 2의 항공기 기준에서 왼쪽 날개가 오른쪽 날개보다 더 큰 받음각을 갖게 된다.
따라서 상대적으로 큰 받음각을 받는 왼쪽 날개에 더 큰 양력이 발생하게 되고, 항공기를 원래 상태로 되돌리려는 복원력이 발생하게 된다. 즉, 기울어졌던 항공기가 다시 원래의 상태로 돌아오게 되는 것이다. 이를 ‘상반각 효과’라고 한다.

Figure 3. 상반각과 Roll Stability

Figure 3에서의 상반각이 가져오는 효과를 구체적으로 살펴보기로 하자. 옆 미끄러짐 이므로, 충분히 작은 라면(), 상반각으로 인한 받음각의 변화는 다음과 같다.

이 받음각의 변화는 양개 좌·우에서 반대로 일어나고 이로 인한 Rolling Moment Coefficient 변화는 다음과 같다.

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