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항공 관련 주요 장치 소개

1. 동체(fuse lage)

● 동체는 비행중 항공기에 작용하는 하중을 담당한다. 날개, 꼬리 날개, 착륙장치 등을 장착하는 항공기의 몸체로서 승무원과 승객 및 화물을 수용하며, 착륙장치를 접어 넣을 수 있는 공간이다.

● 동체의 구성품 및 역할은 다음과 같다.

· 스트링거(stringer, 세로지) : 외피의 좌굴(buckling)을 방지한다.

· 외피(skin) : 동체에 작용하는 전단응력을 담당하고 때로는 스트링거와 함께 압축 및 인장응력을 담당한다.

· 세로대(longeron) : 세로방향의 주부재로 굽힘하중을 담당한다.

· 링(ring) : 수직방향의 보강재로서 세로지와 합쳐 외피를 보호한다.

· 벌크헤드(bulkhead) : 동체의 앞·뒤에 하나씩 있으며 집중 하중을 외피에 골고루 분산하고 동체가 비틀림에 의해 변형되는 것을 방지한다.

2. 날개(wing)

● 공기 역학적으로 항공기를 뜨게 하는 양력을 발생하며 플랩(flap), 스피드 브레이크(speed brake), 스포일러(spoiler)에 의해 동체에 비해 모멘트를 준다.

● 날개의 구성품 및 역할은 다음과 같다.

· 날개보(spar) : 날개에 작용하는 대부분 의 하중을 담당하며 굽힘 하중과 비틀림 하중을 주로 담당하는 날개의 주 구

조 부재이다.

· 리브(rib) : 공기 역학적인 날개골을 유지하도록 날개의 모양을 만들어 주면 날개 외피에 작용하는 하중을 날개보에 전달한다.

· 스트링거(stringer) : 날개의 굽힘강도를 크게 하기 위해 날개의 길이 방향으로 리브 주위에 배치하여 좌굴을 방지하며 강도를 증가시킨다.

항공기는 동체, 날개, 꼬리 날개, 착륙장치 등 크게 4부분으로 구분된다.

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● 날개의 가동장치는 다음과 같다.

· 슬랫(slat) : 날개의 앞부분에 부착하며, 높은 압력의 공기를 날개 윗면으로 유도함으로써 날개 윗면을 따라 흐르는 기류의 떨어짐을 막고 최대 양력을 증가시킨다.

· 플랩(flap) : 날개의 안쪽 뒷전에 부착하며, 날개의 뒷전을 가변식으로 하여 아래로 내림으로써 양력을 증가시켜 이·착륙시 비행 속도를 줄이기 위한 장치이다.

· 도움 날개(보조날개, aileron) : 날개 양 끝 부분에 장착하며, 비행기의 옆놀이(rolling) 모멘트를 발생시킨다.

· 스포일러(spoiler) : 공중(flight) 스포일러는 항공기 자세를 조종하거나 같이 움직 여 비행속도를 감소시키며, 지상(ground) 스포일러는 활주거리를 짧게하는 브레이크 작용을 한다.

3. 꼬리 날개(tail wing, empennage)

● 동체의 꼬리 부분에 부착되어 비행기의 안정성과 조종성을 위한 것이다.

● 꼬리 날개의 구성품 및 역할은 다음과 같다.

· 수평 안정판 : 비행중 비행기의 세로 안정성을 담당한다.

· 승강키(elevator) : 조종간과 연결되어 비행기를 상승·하강시키는 키놀이(pit-ching) 모멘트를 발생시킨다.

· 수직안정판 : 비행중 비행기에 방향 안정성을 담당한다.

· 방향키(rudder) : 비행 방향을 바꿀때 사용되며 비행기의 빗놀이(yawing) 운동을 조종하며 페달에 연결되어 있다.

4. 착륙 장치(landing gear)

항공기가 이륙, 착륙, 지상 활주 및 지상에서 정지해 있을 때 항공기의 무게를 감당하고, 진동을 흡수하며 착륙시 항공기의 수직 속도성분에 해당하는 운동에너지를 흡수한다.

■ 완충장치

● 착륙시 항공기의 수직 속도 성분에 의한 운동에너지를 흡수함으로써 충격을 완화시켜 주기 위한 장치이다.

· 고무식 완충장치 : 고무의 탄성을 이용하여 충격을 흡수한다. (완충효율 : 50%)

· 평판 스프링식 완충장치 : 강철재의 판을 다리에 사용하며 그 평판의 탄성을 이용하여 충격을 흡수하는 형식이다. (완충효율 : 50%)

· 오레오 완충장치 : 현재 항공기에서 가장 많이 사용하는 형식으로 항공기가 착륙할 때 받는 충격을 유체의 운동에너지와 공기의 압축성을 이용하여 충격을 흡수하는 장치이다. (완충효율 : 70~80%)

■ 착륙장치 구조

● 트러니언(trunnion) : 착륙장치를 동체 구조재에 연결시키는 부분으로 양끝은 베어링에 의해 지지되며 이를 회전축으로 하여 착륙장치가 펼쳐지거나 접어 들여진다.

● 토션 링크(torsion link) : 2개의 A자 모양으로 윗 부분은 완충 버팀대에 아래 부분은 오레오 피스톤과 축으로 연결되어 피스톤이 과도하게 빠지지 못하게 하고 스트럿의 축을 중심으로 안쪽 실린더가 회전하지 못하게 한다.

● 스너버(snubber) : 센터링 실린더가 급격하게 작동되는 것을 방지하고 지상 활주시 진동을 감쇄시키기 위한 장치이다.

● 이퀼라이저 로드(제동 평형 로드, equal-izer rod) : 2개 또는 4개로 구성되며 바퀴가 전진함에 따라 항공기의 무게가 앞 바퀴에 많이 걸리는 것을 뒷 바퀴로 옮겨 앞·뒤 바퀴가 같은 무게를 받도록 한다.

■ 브레이크 장치

착륙장치의 바퀴 회전을 제동하는 것으로 항공기를 천천히 이동시키고 활주로에서 방향을 잡아 주며 착륙후에는 항공기의 활주거리를 단축시켜 항공기를 정지 또는 계류시키는데 사용된다.

■ 바퀴

● 항공기를 지지하는 가장 아래 부분의 장치로 타이어를 부착할 수 있는 마운트이다. 제동장치, 조향장치 등이 포함된다.

● 퓨즈 플러그(fuse plug) : 브레이크의 과열 등으로 타이어 안의 공기압력 및 온도가 과도하게 높아졌을 때 퓨즈 플러그가 녹아 공기압력이 빠져 나가므로써 타이어가 터지는 것을 방지한다.

■ 타이어(tire)

● 고무와 철사 및 인견포를 적층하여 제작하며 일반적으로 튜브리스(tubeless) 타이어를 사용한다.

● 트레드(tread) : 직접 노면과 접하는 부분으로 미끄럼을 방지하고 주행중 열을 발산한다.

● 코어 보디(core body) : 타이어의 골격 부분으로 고압 공기에 견디고 하중이나 충격에 따라 변형되어야 하므로 내열성이 우수한 양질의 고무를 입힌다.

● 브레이커(breaker) : 코어 보디와 트레디 사이에 있으며 외부 충격을 완화시키고 와이어 비드와 연결된 부분에 차퍼를 부착하여 제동장치로부터 오는 열을 차단한다.

● 와이어 비드(wire bead) : 양질의 강선이 와이어 비드부의 늘어남을 방지하고 바퀴 플랜지에서 빠지지 않도록 한다.

참고자료

1. 항공기 기체(항공기의 구조), 크라운출판사, 2000년 1월

www.ssfo

rum.org

동력장치

● 엔진 마운트(engine mount)

기관의 무게를 지지하고 기관의 추력을 기체에 전달하는 구조로서 항공기 구조물 중 하중을 가장 많이 받는 곳 중의 하나이다. 방화벽은 엔진 마운트 뒤에 위치하여 기관의 열이나 화염이 기체로 전달되는 것을 차단하는 장치이며, 스테인리스강, 티탄 합금 재질이다.

● 나셀(nacelle)

기체에 장착된 기관을 둘러싼 부분을 말하며 기관 및 기관에 부수되는 각종 장치를 수용하기 위한 공간을 마련하고 나셀의 바깥면은 공기역학적인 저항을 작게하기 위한 유선형으로 한다.

· 카울링(cowling) : 기관이나 기관에 부수되는 보기 및 엔진 마운트나 방화벽 주위에 접근할 수 있도록 떼었다 붙였다 하는 덮개를 말한다.

· 카울 플랩(cowl flap) : 나셀 안으로 통과하여 나가는 공기의 양을 조절하여 기관의 냉각을 조절한다.

· 공기 스쿠프(air scoop) : 기화기에 흡입되는 공기 통로의 입구를 말한다.

● Qec(Quick engine change) 엔진

엔진을 떼어낼 때 부수되는 계통 즉 연료계통, 유압선, 전기계통, 조절 링키지 및 엔진 마운트 등도 함께 쉽게 장탈 가능한 엔진을 말한다.

● 안티 스키드 장치(anti skid system)항공기가 착륙 접지하여 활주 중에 갑자

기 브레이크를 밟으면 바퀴에 제동이 걸려 회전하지 않고 지면과 마찰을 일으키면서 타이어에 마찰이 생기게 되어 미끄러진다. 이러한 현상을 스키드(skid)라 하는데 스키드가 일어나면서 타이어가 부분적으로 닳게 되어 터지는 것을 방지하는 장치이다.

통신장치

● 플라이트 인터폰

항공기의 통신 계통을 제어하는 시스템으로써 운항 승무원 상호 통화와 통신 항법시스템의 오디오 신호를 각 승무원에게 분배하여 자유로이 선택하여 청취시키고, 또 마이크로폰을 통신장치에 접속하는 기능을 가지고 있다.

● 셀콜 시스템(selective calling system)

항공기의 부호 해독기(decoder)는 해당 항공기의 호출 부호를 수신했을 때만 챠임(chime)이라는 호출등의 점멸로 승무원에게 지상으로 부터의 호출을 알리는 셀콜 시스템(선택 호출장치, SELCAL)이 이용되고 있다. SELCAL은 4개의 호출음의 짜임으로 호출부호가 정해져 있다. 호출음은 A~M까지 16종류의 음이 결정되어 있고 이것으로 2,970기의 항공기를 구별하여 호출할 수 있다.

착륙 및 유도 보조장치

● ILs(Instrument Landing system)

ILS는 항공기가 활주로에 진입할 때 적정한 진입 코스를 나타내는 장치로서 다음의 3개의 장치로 구성되어 있다.

· 로컬라이저 수신장치(Localizer recei- ver, LOc) : 활주로 중심선을 포함한 수직인 평면(진입 수면)에 대해, 진입중인 항공기가 어떤 위치 관계에 있는지를 나타내는 장치이다.

· 글라이드 슬롭 수신장치(Glide slope receiver, Gs) : 진입중인 항공기가 진입 평면에 대해 어떤 위치관계에 있는지를 나타내는 장치이다. 따라서 LOC도 GS도 각각 평면상에 있는 것을 지시

하면 항공기는 진입 코스에 있음을 알 수 있다.

· 마커 수신장치(marker receiver, mKr) : 활주로 중심선의 연장선인 활주로 끝단에서 정해진 거리의 점에 상향으로 전파가 발사되면 진입시에는 그 전파를 수신하여 활주로로부터의 거리를 알 수 있다.

● 마커 비콘(marker beacon)

항공기에서 활주로까지의 거리를 알기 위해서 마커 비콘이 이용되며, 활주로에 가까운 쪽에서부터 이너 마커(inner marker), 미들 마커(middle marker), 아웃 마커(out marker)의 순으로 설치되어 있다. 마커 수신기의 출력은 글라이드 인터폰에 접속되어 있고, 400, 1300, 3,000Hz의 신호음으로 활주로 끝에서 항공기의 위치를 나타냄과 함께 계기 판넬에 설치되어 있는 청색, 앰버(amber), 백색의 마커 등을 점등한다.

● 전파 고도계(Low range radio altimeter)

항공기에는 기압 고도계에 의해 고도를 알 수 있으므로 그 외의 고도계는 불필요하다고 생각하기 쉽다. 그러나 기압 고도계는 평균 해수면에서의 고도를 지시하는 계기이므로 지표면에서의 고도를 알 수는 없다. 한편, 항공기의 착륙시에 필요한 정보는 대지 속도이다. 그래서 고안된 것이 대지 고도(terrene clearance altitude)를 측정하는 전파 고도계(LRRA)로써 주로 착륙할 때 이용된다.

항법장치(Position Determining)

● 에리어 네비게이션(rnaV)

고정화되어진 현행 항공로가 가지는 문제점을 해결하고, 공역의 유효 이용을 도모하기 위해 고안된 것으로 임의의 항공로를 설정하고 이 위를 자유롭게 비행가능한 항법이다.

● 지상접근 경보장치(Ground proximity warning system, Gpws)

최근의 항공기는 이 장치를 대부분 탑재

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항공 관련 용어 쉽게 이해하기

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하게 되어, 항공기와 산악 또는 지면과의 충돌사고를 방지하는데 중요한 역할을 한다. 이를 위해 항공기에 전용 컴퓨터를 탑재하고, 센서에서 얻어진 입력신호를 처리하여, 여러 가지 지형에 따라 필요한 경보 지시를 내린다.

● 전파고도계

항공기에서 전파를 대지를 향해 발사하고, 이 전파가 대지에 반사되어 돌아오는 신호를 처리함으로서 항공기와 대지 사이의 절대 고도를 측정하는 장치이다.

● 항공기 충돌 방지 장치(aircraft colli-sion avoidance system, acas)

지상의 항공 관제에 의해 항공기의 안전 거리는 엄격히 유지되지만, 만일 어떤 결함으로 항공기 간 충돌 가능성이 검출되면 조종사에 대해 적절한 회피 어드바이서리가 내려진다. 어디까지나 지상 관제가 우선이고, ACAS는 최후의 보조장치이다.

자동 비행 조정 장치

● 오토 파일롯(auto pilot)

프로펠러 항공기 시대의 오토 파일롯은 방위, 자세의 안정, 비행 고도의 유지 등이 주체라서 초보적인 것에 불과했으나, 제트항공기의 취항과 함께 오토 파일롯도 더욱 더 발달되었다. 오토 파일롯의 기본 원리는 서보(servo) 시스템이다.

· 마하 트림 컴펜세이터(march Trim compensator, mTc) : 제트항공기 고유의 큰 후퇴각 때문에 고속이 됨에 따라 기수 하강 경향이 강해지므로 이를 자동적으로 보정하려는 것이다.

· 요댐퍼(yaw damper) : 항공기가 더치롤 (dutch roll)에 들어가는 것을 방지하기 위한 기능이다. 항공기가 요잉(yawing)을 하면 요 레이트(rate) 자이로가 신속히 검출하여 요잉에 들어가지 않도록 콘트롤한다.

· 더치롤(dutch roll) : 제트 항공기가 큰 후퇴각을 가지고 있으므로 횡방향 및 기수 방향의 안정성이 저하되어 여기에 돌풍이라도 불면 좌우 번갈아 흔들림이 계속되는 현상이다.

● 싱크로나이제이션(synchronization)

오토 파일롯에서 중요한 것은 인게이지(engage)하거나 디스인게이지(disengage)

했을 때, 기체에 동요를 주지 않도록 잘 제어하는 것이 중요하며 이 작용을 하는 회로를 싱크로나이제이션 회로라고 부르고 있다.

● 플라이트 디렉터(flight director)

오토 파일롯(autopilot)이 자동적으로 조종면을 구동장치로 움직여 희망하는 코스를 비행하거나 자세, 고도, 방위의 제어를 하는데 비해, 플라이트 디렉터는 희망하는 방위, 고도, 코스에 항공기를 유도하기 위한 명령만을 한다는 것이다.

기타

● 항공기 사고에 관한 장치

· 음성 기록장치(cockpit Voice record-er, cVr) : 조종사가 교신하는 통신 내용, 조종실 내에서의 대화, 엔진 등의 백그라운드 노이즈가 기록된다. 이 장치는 비행 목적으로 엔진이 시동된 때부터 비행이 종료한 뒤 엔진을 정지시킬 때까지 항상 작동시켜 놓는 것을 의무화하고 있다.

· 항공기용 구명 무선기(emergency Lo-cator Transmitter, eLT) : 항공기 사고에 대비하여 조난 위치를 무선으로 알리는 ELT가 개발되었다.

● 오토매틱 랜딩 시스템 (automatic Landing system)

지상의 ILS로부터의 신호를 오토 파일롯에 입력시켜서 강하중에 항공기의 피치(pitch)와 롤(roll) 기능을 조종한다. 로컬라이저 빔(localizer beam)과 글라이드 패스(glide path)를 따라서 항공기는 착륙한다. 로컬라이저는 활주로와 일치된 상태를 나타내는 빔이고, 글라이드 슬롭은 강하로(descent path)를 지시해준다.

● 도살 핀(dorsal fin)

비행기 수직 꼬리 날개 부분의 날개 시위를 연장하여 동체 위의 수직 방향으로 면적이 확장된 부분. 비행기의 방향 안정성을 증가시킨다.

● 램 효과(ram effects)

대기중을 비행하는 비행체에 흡입되는 공기는 공기흡입구에서 감속이 되면서 동압이 정압으로 전환되어 압력이 상승하게 되

는 효과. 램 효과의 원리를 이용하여 고압 상태의 공기에 연료를 주입하고 연소시킨 후 노즐을 통해 팽창 분사하여 추력을 얻는 기관을 램 제트 기관이라 한다.

● 루프(Loop)

비행기가 직선수평 비행 자세로 시작하여 수직 방향으로 원을 그리며 360°선회하는 비행이다.

● 마하 효과(mach effect)

물체가 천음속이나 초음속으로 비행할 때 발생하는 효과. 충격파의 형성으로 공기의 압력, 속도, 밀도, 온도가 상승한다.

● 가로세로비(aspect ratio, ar)

항공기의 날개 길이(span)와 시위(chord)의 비율이다.

● 가변익(Variable Geometry wing)

항공기의 고속 성능을 향상시키기 위해서 날개의 후퇴각을 변형시킬 수 있는 날개이다.

● 가속 정지 거리 (accelerated stop distance, asd)

항공기가 활주로에서 특정한 속도로 가속하는데 필요한 거리에서 완전히 정지할 수 있는 거리까지의 차이이다.

● 가시선 침투(Terrain clearance)

비행 경로선상의 고지와 고지를 연결하는 선보다 높은 고도로 비행하는 방법. 통상 목표에 이르는 비행 시간을 단축하거나 지형을 횡으로 통과할 때 사용된다.

참고자료

1. 항공전자, 도서출판 청연, 1993년 3월

2. 항공기 기체(항공기의 구조), 크라운출판사, 2000년 1월

3. 알기쉬운 항공기의 개념, 명지출판사, 1998년 7월

4. 국방과학기술용어사전, 국방기술품질원, 2008년 11월

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