개념 한 쪽
방향 정안정성은 비행기의 좌우 방향(요)을 스스로 유지하려는 성질이며 주로 수직꼬리날개가 담당한다. 보조장치인 도살핀은 수직미익의 실속을 지연시켜 큰 옆미끄럼각에서도 방향안정 유지에 기여한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「방향 정안정성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 도살핀 역할 판단 | 1 | 도살핀이 수직미익의 실속을 막아 방향안정을 유지하는지 판정하기 |
| 조종면-축 대응 | 1 | 롤·피치·요 축에 어떤 조종면이 대응하는지 구분하기 |
| 상반각 영향 판단 | 1 | 상반각이 가로안정성에 미치는 영향과 방향안정성과의 차이를 설명하기 |
방향 정안정성은 기수가 좌우로 흔들릴 때 비행기가 원래의 비행방향으로 되돌아가려는 성질을 말한다. 이 안정성은 주로 수직미익(수직꼬리날개)의 공기력에 의해 발생하며, 수직미익의 면적과 무게중심으로부터의 모멘트 암에 의해 그 효과가 결정된다는 점을 인지해야 한다.
도살핀(dorsal fin)은 수직미익 앞에 부착되는 삼각형 보조판으로서 큰 옆미끄럼각에서 수직미익이 실속하는 것을 방지한다. 도살핀은 앞쪽에서 발생시키는 와류로 수직미익의 표면에 흐름을 붙게 하여 꼬리의 양력을 유지하게 하고, 결과적으로 방향안정성을 높이는 역할을 한다.
안정성과 조종성은 상호관계로 파악해야 한다. 안정성이 크면 파일럿의 조종 입력에 대해 비행기가 저항하므로 조종성이 낮아지고, 반대로 조종성을 높이려면 안정성을 일부 희생할 수 있다. 설계에서는 목적에 따라 안정성과 조종성의 균형을 맞춘다.
조종면과 운동축의 대응 관계를 명확히 이해해야 한다. 옆놀이(롤)는 도움날개(에일러론)가, 요(방향 전환)는 방향키(러더)가, 피치(상하)는 승강키가 조종하는 점을 구분하여 안정성 논의와 조종성 논의를 연결해야 한다.
도살핀 관련 출제는 도살핀이 무엇을 방지하고 어떤 안정성에 기여하는지를 확인하는 패턴으로 자주 출제된다. 예를 들어 큰 옆미끄럼각에서 수직미익이 실속할 때 도살핀은 와류를 만들어 흐름을 재부착시키므로 수직미익의 효율을 유지하고 방향안정성을 확보한다. 문제를 풀 때는 '도살핀 = 수직미익 실속 방지 = 방향안정 유지'의 연결고리를 떠올리면 정답을 고를 수 있다.
조종면-축 대응 문제는 간단한 암기를 요구한다. 옆놀이 모멘트를 유발하는 조종면은 에일러론이고, 방향 전환은 러더, 피치는 엘리베이터가 담당한다는 관계를 확인하면 해당 유형 문제를 빠르게 해결할 수 있다.
상반각(디히더럴) 관련 문제는 가로(롤)안정성에 미치는 영향과 방향안정성은 구별해서 판단해야 한다. 상반각은 옆미끄럼 시 양력차로 복원 롤 모멘트를 만들어 가로안정성을 높이므로, 방향안정성의 주체인 수직미익과는 다른 항목임을 근거로 오답을 제거해야 한다.
비행기에 옆놀이 모멘트(Rolling moment)를 주는 surface는?
정답 ④ · 옆놀이 모멘트(Rolling moment)는 항공기의 종축을 중심으로 하는 회전 운동을 말하며, 이를 조종하기 위해 사용되는 조종면은 도움날개(Aileron, 보조익)입니다. 승강키는 피치(Pitch)를, 방향키는 요(Yaw)를 조종하는 데 사용됩니다.
옆놀이 모멘트(롤)는 도움날개(Aileron)가, 승강키는 피치, 방향키는 요를 조종한다.
비행기의 도살핀을 사용하는 이유를 가장 올바르게 설명한 것은?
정답 ② · 비행기의 도살핀을 사용하는 이유를 묻는 문제이다. 도살핀은 수직미익 아래 부착되어 스트레이크와 같은 역할을 하며, 와류를 발생시켜 흐름 부착을 유지시킨다.
도살핀은 큰 옆미끄럼각에서 수직미익의 실속을 막아 방향안정(요 안정)을 유지시킨다.
항공기 날개에 상반각을 주게 되면 미치는 영향으로 가장 옳은 것은?
정답 ② · 항공기 날개에 상반각(Dihedral angle)을 주면, 옆미끄럼(Sideslip) 발생 시 양쪽 날개의 받음각 차이가 생겨 기체를 원래의 수평 상태로 되돌리려는 복원 모멘트가 작용합니다. 이로 인해 가로(Roll) 안정성이 향상되며 옆미끄럼 현상을 방지하거나 줄여주는 효과를 얻게 됩니다.
상반각은 옆미끄럼 때 좌우 날개 양력차로 복원 모멘트를 만들어 가로(롤) 안정성을 높인다.
항공산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.