헬리콥터가 공중에 뜨는 과학적 원리가 궁금합니다.
예전부터 궁금했던게 헬리콥터의 중량이 3톤에서 5톤정도라고 하던데 이렇게 무거운 헬리콥터가 프로펠러 날개의 힘으로만 공중으로 뜬다는게 신기했는데요. 헬리콥터가 어떤 과학적 원리로 뜰수 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
헬리콥터가 공중에 뜨는 원리는 양력입니다. 양력은 유체의 흐름에 의해 발생하는 힘으로, 유체의 흐름에 의해 물체가 위로 밀어 올려지는 힘입니다. 헬리콥터의 로터는 유선형으로 되어 있어, 회전할 때 공기의 흐름이 로터의 위쪽과 아래쪽에서 다르게 발생합니다. 로터의 위쪽에서는 공기의 속도가 빨라지고, 압력이 낮아집니다. 반면, 로터의 아래쪽에서는 공기의 속도가 느려지고, 압력이 높아집니다. 이러한 압력 차이로 인해 로터에 양력이 발생하여 헬리콥터가 공중에 뜨게 되는 것입니다
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
헬리콥터는 블레이드가 이 역할까지 한다는 게 차이라면 차이다.
블레이드 각을 조정하게 되면 상하 양력의 크기를 조정할 수 있기 때문에 이착륙이 가능해진다.
블레이드 각이 크면 상승하는 양력이 발생하고 각이 수평으로 낮아지면 힘이 약해져 하강하는 성질을 이용하는 것이다.
그리고 공중에 뜬 헬리콥터는 로터의 각을 조정하여 기체를 앞뒤 좌우로 움직인다.
로터를 앞으로 각을 세웠다, 뒤로 각을 세웠다 하면서 전진 후진을 조정하며, 이는 좌우로 움직일 때도 마찬가지다. 한마디로 로터 하나에서 양력, 추진력, 조향방향을 동시에 얻는 것이다.
하지만 이 로터가 해결할 수 없는 문제들도 있다.
헬리콥터가 비행기의 추진력과 같은 조건으로 양력을 얻기 위해 블레이드를 회전시킬 때 엄청난 반동이 발생하는데, 이로 인해 블레이드가 회전하는 방향으로 기체 몸통도 따라 같이 돌아가게 된다.
공중에 떠 있는 헬기가 팽이처럼 계속 돌 수밖에 없는 것이다. 이 때문에 몸통이 돌아가려는 방향과 반대되는 방향으로 힘을 균등하게 나눠 주는 장치가 필요해진다.
가장 일반적인 단식 주회전날개 헬리콥터는 꼬리부분의 작은 로터가 균형을 잡아주는 역할을 한다.
미국 해군에서 사용되는 수송기 시나이트는 서로 반대방향으로 회전하는 회전날개를 기체의 앞뒤 끝에 각각 배치한 탠덤(Tandem)방식을 이용한다.
이 밖에도 서로 반대방향으로 회전하는 회전날개를 기체의 좌우에 배치한 쌍회전날개(Side by Side)방식, 2개의 회전날개를 접근시켜 배치하고 서로 교차시켜서 회전하는 동축반전(Coaxial)방식, 추력을 증가시키기 위한 보조장치를 부착한 복합형(Compound)방식 등으로 헬리콥터의 균형을 잡아준다.
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
헬리콥터가 공중에 뜨는 원리는 작용 반작용 일텐데요
프로펠러를 돌리면서 아래로 바람을 쏘는 작용을 하면 기체가 위로 뜨는 반작용 효과를 받아 뜨는 것입니다
