Left Turning Tendency (4가지)

Unbalanced Effects of Propellers - Left Turing Tendencies

 

자가용 기출 문제로도 단골 문제

구술 문제로도 내기 쉬운 단골 문제

 

4가지가 있다는 것 기억 !! LEFT 4개니까 4개로 기억 해보자

Torque effect 작용반작용(Action/Reaction) /  Slipstream / Gyro / P-factor

주로 High AOA, 높은 RPM 상태에서 그 영향이 큼  => Take off roll 및 상승 자세

 

 

Silpstream Effect

SLIPSTREAM EFFECT

시계 방향으로 PROPELLER 가 회전 하면 (COCKPIT에서 보았을 때), SLIPSTREAM 이 시계 방향으로 회전 하도록 하여 항공기 뒤 쪽으로 나선형의 형태로 흘러가게 된다. 이 현상이 비대칭형의 AIRFLOW 를 만들고 VERTICAL STABILIZER 와 RUDDER 를 치게 된다. SINGLE ENGINE 항공기가 높은 POWER 상태 일때, SLIPSTREAM 은 VERTICAL STABILIZER 의 왼쪽을 치게 되고, 항공기의 꼬리를 오른쪽으로 미는 AERODYNAMIC FORCE 를 만들어 내어 항공기가 YAW 하게 만든다. 몇몇의 항공기는 OFFSET VERTICAL STABILIZER 형태로 만들어져 이 EFFECT 를 극복 하도록 만든다. 이 현상은 HIGH POWER 와 저속에서 두드러 진다.

 

 

=> 프로펠러 회전에 의해 생긴 시계방향으로 생긴 후류가 Vertical stabilizer 왼쪽 편을 치게 됨

=> Left yawing moment 생성, Right rolling moment 생성

=> 속도 느린상황, 이륙활주, stall manuver 같은 속도 느리고 RPM 높은 상황에서 영향 많음, 항공기 속도 빨라지면 후류가 뒤로 빠지면서 효과 낮아짐

 

 

Propeller Torque Effect

TORQUE EFFECT

만약 PROPELLER 가 시계 방향으로 회전 하면 (뒤쪽에서 보았을 때), TORQUE REACTION 은 항공기를 반시계방향으로 회전하게 만들어 ROLL 이 생기게 한다. 이 EFFECT 는 HIGH POWER 와 PROPELLER RPM 이 높을때 확연하게 나타난다. FIXED PITCH PORPELLER BLADE 가 저속이면서 큰 ANGLE OF ATTACK 상태일 때, 이륙 상황일때도 두드러 진다.

지상 활주를 할때, 왼쪽 MAINWHEEL 이 ROLL 을 흡수하여 더 많은 LOAD 를 버티게 된다. 이것은 마찰력을 증가 시켜 속도를 감소 시키고 결과적으로 YAW 하게 만든다. 지상에서 이 효과로 인하여 SLIPSTREAM EFFECT 와 같은 방향으로 YAW 하게 된다. RIGHT RUDDER 를 사용 하여 직진을 유지 하도록 해야 한다. HIGH POWER 항공기가 GO-AROUND 상황인 경우 급격한  POWER 조작시 ROLL CONTROL 이 불가능 할 수 있다. 

 

 

=> Propeller 가 시계방향으로 회전 -> 그에 대한 반작용으로 항공기가 왼쪽으로 회전 하는 moment 생김 

=> Take off roll 상황에서 left wheel load 증가 => left yawing

 

 

Gyroscopic Effect (Gyroscopic Precession)

GYROSCOPIC EFFECT, GYROSCOPIC PRECESSION

TAILWHELL 항공기의 이륙 활주의 초기에 TAIL 이 지상에서 부터 떨어져 DRAG 가 낮아지고 비행 자세가 만들어 진다.

항공기의 꼬리가 올라가면서 회전하는 PROPELLER 에 힘이 적용 된다. 왜냐하면 항공기의 회전을 변화 시키는 어떠한 힘에 저항 하려고 하는데 이것을 GYROSCOPIC PRECESSION 이라고 한다.

GYROSCOPIC EFFECT 는 회전하는 물체의 회전 방향의 90도 앞쪽으로 어떠한 힘을 작용 한다.  이륙 활주시 TAIL 이 올라가는 현상이 회전하는 PROPELLER 상단에 앞쪽으로 향하는 힘이 적용 되기 때문이다.

GYROSCOPIC PRECESSION은 PROPELLER 회전 방향의 90도 방향으로 작용 한다. 시계 방향으로 PROPELLER 가 회전 할 때, 회전하는 PROPELLER 의 오른쪽 면에 작용 한다. 그래서 항공기가 YAW 하게 된다. YAW 의 방향은 PROPELLER 의 회전 방향에 달려 있다. RIGHT RUDDER 를 반드시 사용 하여 이 현상을 방지 해야한다.

GYROSCOPIC EFFECT 의 크기는 PROPELLER의 관성 MOMENT 에 달려 있다. 따라서 TAIL 이 빠르게 올라가게 되어 관성 MOMENT 가 커지면 왼쪽으로 YAW 하는 경향이 더 커질 것이다.

HIGH-POWERED 항공기는 POWER 가 적은 항공기 보다 더 큰 GYROSCOPIC EFFECT 의 영향을 받는다.

 

 

=> Gyro 는 2가지 특성이 있음 , Precession and Rigdity

=> Left turning tendancy 에는 Precession 특성 작용

=> 회전하는 물체에 힘을 적용 하였을 때 그 힘의 작용 방향이 회전 90도 앞에서 작용 하는 특성임

=> Tail wheel 항공기의 경우, 지상에서 Propeller 회전에 의한 후류 생성 -> Stabilizer 와 tail wheel 이 상승 -> 상승 하는 힘이 위쪾으로 작용 하는 힘으로 작용 -> 90도 회전하여 왼쪽으로 힘이 작용 => left yawing

 

 

Asymmetric Propeller Blade Effect (P-Factor)

 

P-Factor 는 주로 Tailwheel 항공기에서 Take off 시 또는 High Angle of Attack (Low speed) 일때 발생한다. 이륙 전 Tail 은 아직 지면에 있을 것이다. Propeller Shaft 는 위를 향해 기울어져 있고, 프로펠러의 회전은 수직인 상태가 아니다. 

왜냐 하면 항공기는 수평이 되도록 움직이면, 내려가는 쪽의 Propeller Blade는 올라가는 쪽의 Blade 보다 더 많은 Angle of Attack 인 상태이다. 추가로 아래로 내려가는 쪽 Blade 는 올라가는 쪽 Blade 보다 더 많이 움직이고 더 많은 공기를 가르게 된다.

2가지 효과가 조합되어 (큰 ANGLE OF ATTACK 과 높은 BLADE 속도) PROPELLER 가 회전하여 올라가는쪽 보다 내려가는 쪽이 더 많은 THRUST 가 프로펠러의 내려가는 쪽에 만들어 진다. 그래서 비대칭적인 THRUST 가 만들어지기 때문에 YAW 하게 된다.

 P-Factor 는 지상이나 공중에서 HIGH POWER SETTING 과 HIGH ANGLE OF ATTACK 인 상황에서 가장 강하다. 일반 순항중 P-Factor 는 큰 영향을 미치지 않는데, Propeller의 올라가는 쪽과 내려가는 쪽 blade 의 Angle of Attack 이 낮아 비슷한 양의 Thrust 를 만들기 떄문이다.

 

 

=> 책에 따라 다르지만 꼭 Tailwheel 항공기가 아니여도 작용 함

=> High AOA 일 때 발생

=> 항공기 Prop Blade 가 relative wind 와 기울어진 상태에서 이해하는 것이 조금 더 쉽다

=> 올라가는 쪽 보다 내려가는 쪽 AOA 큰 상태  올라가는쪽 < 내려가는쪽

=> 더 많은 relative wind 와 만나게 되어 더 많은 비대칭 Thrust 생성 => left yawing

=> 순항중에는 수평상태라서 그 차이가 크지 않아 영향 낮다

 

 

 

 

방지법

지상에서 이륙을 할때, 위의 4가지 효과가 항공기를 YAW 하게 만든다. 따라서 항공기가 활주로 CENTERLINE 을 유지하기 위해서는 RIGHT RUDDER 을 CONTROL 하여 방지 해야 한다. 

상황에 따라 왼쪽으로 부터 불어오는 바람이 있을수 있기 때문에 주의 해야 한다.

비행 중에는 POWER 를 증가 시키면 SLIPSTREAM EFFECT 와 TORQUE REACTION 때문에 항공기가 왼쪽으로 YAW 하려고 한다. 추가적으로 항공기가 느리고 HIGH ANGLE OF ATTACK 일때 ASYMMETRIC BLADE EFFECT (P-FACTOR) 때문에 왼쪽으로 YAW 할 것이다. (SLOW FLIGHT, STALL MANUVER 할 때)

 

=> Right Rudder

 

LEFT TENDANCY 를 이해하고, POWER 조작시, HIGH ANGLE OF ATTACK 시 LEFT TENDANCY 가 발생 할 것을 예측,

수정 조작을 할 대비를 하는 것이 편하다.

하지만 바람의 영향도 있기 때문에 항공기가 왼쪽 / 오른쪽으로 YAW 하는 것을 보면서

그것에 맞게 RUDDER CONTROL 을 하면된다.