헬리콥터

헬리콥터 1922

헬리콥터 ( 英語 : Helicopter , 文化語 : 直昇機) 또는 줄여서 헬기 는 飛行機 , 글라이더 等이 屬한 固定翼氣 (fixed wing aircraft)와는 달리 로터 블레이드(rotor blade)라는 날개를 회전시켜서 얻는 大部分의 陽曆 과 推力 으로 飛行하는 航空機人 回轉翼機 (rotorcraft)에 屬한다.

飛行機와의 比較 [ 編輯 ]

普通飛行機는 날개에 어느 程度速度以上의 바람이 强하게 부딪쳐서 氣體의 무게를 支撐할 만한 陽曆(揚力)을 내고 있다. 따라서 어느 速度以下에서는 陽曆이 不足하여 무게를 支撐할 수 없게 된다. 卽 이 以上의 速度로 飛行해야만 한다는 最小速度(最小速度)라는 것이 있다. 輕飛行機에서는 最小速度가 時間當 80km 假量이나, YS－11 터보프롭 輸送機 는 每時間當 135km, 제트 輸送機 의 最小速度는 時間當 180km∼200km 假量이며, 이 以下의 速度에서는 飛行이 不可能해진다. 따라서 적어도 最小速度를 넘어설 때까지는 滑走 (滑走)를 하여 速度를 내지 않으면 離陸할 수 없으며, 또한 着陸時에도 마찬가지로 긴 滑走를 必要로 한다. 高速의 제트機일수록 空氣의 抵抗을 감소시키기 위하여 날개의 面積을 작게 하므로 最小速度가 增加하여 滑走距離(滑走距離)는 길어진다. 大型 제트機는 3,KM라는 긴 滑走路를 必要로 한다.

이에 비하여 헬리콥터는 팔랑개비처럼 回轉날개(로터)를 엔진으로 빙빙 돌려서 揚力을 얻고 있다. 그러므로 헬리콥터 自身은 停止하여 있어도 무게를 支撐할 만한 陽曆은 얻어지는 것이다. 이 點이 一般飛行機와는 全혀 다른 點이며, 最小速度의 制限이 없으므로 이着陸時에 滑走할 必要도 없을 뿐만 아니라 空中에서 停止할 수도 있다. 이 特徵을 살려서 一般飛行機와는 다른 여러 가지 役割에 使用된다. 그러나 그 反面에 一般飛行機에 比하면 空氣抵抗이 크므로 速度도 낼 수 없으며, 單位距離當의 燃料消費量도 많다.

過積을 했을 境遇(特히 高重量輸送이나 脫出作戰等의 狀況時燃料量에 따라서 過積이 發生되는 境遇가 있다), 最大 RPM과 最大 피치角狀態에서도 離陸이 不可能해지므로 追加的인 揚力을 얻기 위해 滑走가 必要해진다.

構造와 原理 [ 編輯 ]

헬리콥터의 回轉날개는 큰 프로펠러를 위로 向하게 한 것 같은 것으로, 이것을 엔진으로 돌리면 위로 向하는 揚力이 생긴다. 이 境遇空中에서 機體(機體)를 버티게 하는 아무것도 없이 回轉날개를 돌리면 그 反動으로 氣體가 反對로 돌아간다. 우리들이 손으로 무엇을 밀려고 할 때에는 발로써 몸을 땅에다 버티게 할 必要가 있으며, 발이 미끄러지면 힘을 낼 수 없다. 이와 마찬가지로 空中에서 回轉날개를 돌리려면 氣體가 逆方向(逆方向)으로 돌지 않도록 버티게 하는 것이 必要하게 된다.

이 對策으로는 여러 가지 方法이 있다.

보통의 헬리콥터에서는 꼬리 部分에 작은 回轉날개(꼬리돌날개：antitorquerotor)가 옆으로 붙어 있어, 이것의 推力으로 氣體의 逆回轉을 防止하고 있다. 또 같은 크기의 2個의 回轉날개를 앞뒤에 裝置하고 서로 反對方向으로 회전시켜도 된다. 2個의 回轉날개는 그 反動(反動)을 서로 消滅시키므로 機體는 돌지 않는다. 또 2個의 回轉날개를 아래 위로 겹쳐 反對反響으로 돌리는 것도 있다.

헬리콥터에는 飛行機에 있는 것 같은 前進力(前進力)을 내는 프로펠러나 제트는 붙어 있지 않다. 그런데도 前進할 수 있는 것은 回轉날개가 回轉하고 있는 狀態에서 조금 앞으로 기울기 때문이다. 이 때에 回轉軸(回轉軸)을 기울이는 것이 아니라 回轉날개를 회전시키면서 그 回轉面에 對한 날개의 角度를 바꾸는 것이다. 앞쪽에서는 이 角度를 작게 하고 뒤쪽에서는 크게 되도록 날개의 角度를 바꾸면, 陽曆은 앞쪽에서는 작고 뒤쪽에서는 커지므로 헬리콥터는 앞으로 기울어 前進하게 된다.

陽曆(揚力)은 回戰날개面에 直角으로 作用하므로 그것이 앞으로 向하는 成分과 위로 向하는 成分으로 나뉜다.

위로 向하는 成分은 헬리콥터의 무게를 支撐하고, 앞으로 向하는 成分은 空氣抵抗(空氣抵抗)을 이겨내어 前進하는 힘이 된다.

꼬리에 있는 옆으로 向한 回轉날개를 전진용 프로펠러와 錯覺해서는 안 된다.

歷史 [ 編輯 ]

紀元前, 中國에는 아이들의 놀이로 대나무 잠자리 라는 장난감이 있었다. 15世紀 에는 레오나르도 다 빈치 가 簡單한 스케치를 남겼으며, 18世紀後半에서 19世紀後半에 여러 가지 模型이 考案, 實驗되었다. 操縱士가 搭乘하여 實際로 離陸한 것은 20世紀 에 들어선 直後이다. 1907年 프랑스 의 폴 코르뉴는 約 2m 높이에서 20.25秒間空中停止하는 데에 成功하였다. 飛行이 可能한 헬리콥터가 最初로 離陸하는데 成功한 것은 1937年 하인리히 抛케가 開發한 砲케 울프 Fw 61 期였다. 1939年 러시아에서 미합중국 으로 亡命한 이골 시콜스키는 斷食 로터에 꼬리 回轉翼을 갖춘 오늘날의 反토크 테일로터 形式의 基礎가 된 VS-300을 開發, 첫 飛行하였다. 軍用으로는 1940年代後半英國領이었던 말레이시아에서 對 게릴라 前에 使用되었고 以後 1950年代初盤韓國戰爭 에서도 使用되었으나 1950年代中盤 베트남 戰爭 에서 本格的으로 쓰기 始作했다.


레오나르도 다 빈치의 스케치		Fw 61의 3面도 오스프리와 類似한 外觀을 갖고 있다

形態에 따른 分類 [ 編輯 ]

헬리콥터는 形態에 따라 하나의 主回轉益(Main Rotor)과 하나의 꼬리回轉翼(Tail Rotor)을 갖는 斷食主回轉益 헬리콥터(Conventional Helicopter)와 두個의 앞뒤 主回轉익을 가지는 탠덤(Tandem) 헬리콥터, 左右州回轉翼 두 個를 가지는 사이드 바이 사이드(Side by Side) 헬리콥터, 두 個의 回轉翼이 서로 交叉하는 交叉反轉(intermeshing rotors) 헬리콥터, 州回轉翼 두 個가 동축을 利用하여 서로 反對로 回轉하는 동축反轉(Coaxial)型 헬리콥터가 있으며, 推力을 증가시키기 위한 補助裝置를 附着한 複合形 헬리콥터(Compound Helicopter)와 兩쪽 날개에 配置된 回轉翼을 飛行中에 기울일 수 있는 틸트 로터(Tilt rotor)가 있다.

斷食 주회전익형
탠덤型
동축反轉形 카모프 Ka-27
틸트 로터兄

一般 [ 編輯 ]

헬리콥터는 작은 面積에서 離着陸이 可能하고 複雜한 地形을 따라 느린 速度로 飛行이 可能하며 한 곳에 머무를 수 있다는 特徵이 있어 警察業務, 人命構造, 火災鎭壓等 다양한 用途로 使用된다.

警察用 헬기
患者輸送用 헬기
人命構造用 헬기
火災鎭壓用 헬기

軍用 [ 編輯 ]

헬리콥터는 特有의 飛行原理로 말미암아 一般航空機와 다른 飛行特性을 가진다. 特히 垂直離陸, 垂直着陸, 空中停止(號버링)나 前後左右로 起動하는 能力이 있으므로 地上戰과 組合한 形態의 戰術에서 核心으로 使用된다. 그러나 回轉翼으로 모든 推力과 揚力을 얻는 特性上 다양한 種類의 對空火器에 脆弱해서 最近重武裝한 攻擊用 헬리콥터는 生存性을 提高하고자 重掌匣과 함께 航空電子裝備를 裝着하여 脆弱點을 補完한다.

戰術目的上區分 [ 編輯 ]

對戰車攻擊用: 戰車 는 그 構造上空中에서 하는 攻擊에 脆弱하다. 對戰車 미사일과 高速 로켓, 大口徑機關砲를 裝着하고 正面에서 探知하기 어려운 形態로 設計된 戰鬪 헬리콥터는 機甲部隊의 天敵이다.
空中强襲部隊投入龍: 機械化部隊以上의 機動性과 낮은 探知性을 利用하여 兵力을 쉽게 願하는 곳에 投入하고 撤收하게 할 수 있다. ^[1]
偵察用: 쉽게 찾기 어렵다는 特性을 利用해 戰術狀況에서 敵을 偵察하거나 講習偵察하고자 運用한다.
對潛水艦龍: 空中停止能力을 利用해 디핑 소나(수중 潛水艦探知器)와 投下式警魚雷 를 裝着하고 艦隊의 前方에서 潛水艦을 搜索하는 任務를 遂行한다.
輸送用: 戰場에서 使用되는 裝備를 輸送한다.
構造用: 敵地나 海上에 있는 我軍兵力을 救助하려고 使用한다.

强襲部隊投入龍
偵察用
對潛水艦龍

參考文獻 [ 編輯 ]

↑ 美國陸軍은 헬리콥터 空中强襲部隊에 騎兵隊의 部隊名稱을 附與한다.

J. G. Leishman, Principles of Helicopter Aerodynamics, second ed., Cambridge University Press, Cambridge, 2006.

같이 보기 [ 編輯 ]

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軍用 헬리콥터 ( en:Military helicopter )
오토자이로
쿼드콥터
헬리캠

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[1] 美國陸軍은 헬리콥터 空中强襲部隊에 騎兵隊의 部隊名稱을 附與한다.

[1]