항공산업기사 헬리콥터의 성능 — 코닝각·플래핑·비틀림·추력이론

코닝각은 회전면에 대한 로터 블레이드의 위쪽 기울기 각으로, 블레이드에 작용하는 양력과 원심력의 합력 방향으로 날개가 위로 기울어 형성된 각이다. 날개가 받는 두 힘의 크기 비에 따라 코닝각의 크기가 결정되므로, 양력 증가나 회전수 변화가 코닝각에 영향을 준다. 항력과 추력은 코닝각 형성의 직접적 주성분이 아니므로 구분해 이해해야 한다.

전진비행 시 생기는 전진깃과 후진깃의 양력차 문제는 플래핑 힌지로 보정된다. 전진깃은 상대속도가 커져 양력이 증가하고 후진깃은 상대속도가 작아져 양력이 감소하므로 좌우 불균형이 발생한다. 플래핑 힌지는 블레이드가 상하로 움직이게 하여 전진깃이 위로 올라가 받음각이 줄고 후진깃이 내려가 받음각이 커지도록 하여 양력을 자동으로 평형시킨다.

블레이드에 비틀림각(Twist)을 주는 이유는 스팬 방향의 받음각 분포를 균일화하여 호버링 시 양력과 유도속도의 분포를 고르게 하기 위함이다. 회전반경에 따라 접선속도가 달라 끝단에서 과도한 양력이 발생할 수 있으므로 끝부분의 받음각을 줄이고 뿌리 쪽의 받음각을 크게 하여 전체적으로 균일한 양력 분포를 만든다. 이로써 정지비행 성능과 효율을 개선한다.

로터의 추력 계산에는 운동량 이론을 적용한다. 로터가 회전면을 통해 공기를 아래로 가속시키며 앞뒤 유동량의 차이(운동량 변화)에 의해 추력이 발생한다고 보고 추력을 산출한다. 코닝각·비틀림각·블레이드 관성 등은 추력 산출의 직접적 이론 요소가 아니므로 문제에서 구분해 처리해야 한다.