학문
헬기의 뒷꼬리 프로펠러의 역할이 무엇인가요
헬기의 구조를 보면 몸통에 큰 프로펠러가 있고 꼬리쪽에 작은 프로펠러가 옆으로 되어있는데 이게 무슨 역할을 하는건지 궁금합니다. 옆으로 되어있는거보면 상승하강역할은 아닌거같은데 몸체를 좌우로 돌리기위해 존재하는건가요?
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
테일 로터 프로펠러는 헬기의 상체 부분이 회전할 때 발생하는 반대방향의 토크를 상쇄시켜줍니다. 이로 인해 헬기의 안정성이 향상되며, 헬기가 잘못된 방향으로 회전하는 것을 방지합니다. 또한, 테일 로터 프로펠러는 헬기의 방향을 조절하기 위한 "루더"라는 조종 장치를 작동시키는 역할도 합니다.
헬리콥터의 구조에서 몸통에 있는 큰 프로펠러는 주로 상승과 하강을 위한 추진력을 만들어내는 역할을 합니다. 이 큰 프로펠러를 메인 로터(Main Rotor)라고 하며, 회전하는 블레이드들이 공기를 힘차게 휘감아서 추진력을 만들어냅니다. 메인 로터의 회전 속도를 조절하면 헬리콥터의 상승과 하강을 조절할 수 있습니다.
반면에 꼬리쪽에 있는 작은 프로펠러는 보통 수평 꼬리 회전자(Tail Rotor)라고 합니다. 이 프로펠러의 역할은 헬리콥터를 상대적으로 안정적으로 날 수 있도록 만드는 것입니다. 헬리콥터의 메인 로터가 회전할 때, 역추진(작용 반대 방향으로)으로 인해 헬리콥터의 몸체가 상방으로 회전하려는 힘이 발생합니다. 이러한 회전력을 상쇄시켜주는 역할을 수평 꼬리 회전자가 수행합니다.
헬리콥터의 몸체를 좌우로 돌리기 위해서는 일반적으로 수평 꼬리 회전자의 역할과는 무관합니다. 몸체를 좌우로 돌리는 역할은 메인 로터 블레이드의 기울기를 변화시킴으로써 수행합니다. 이를 컬렉티브(Collective)와 사이클릭(Cyclic) 조종으로 제어합니다. 컬렉티브 조종은 전체 블레이드의 기울기를 동시에 변화시켜 상승과 하강, 좌우 이동을 조절하고, 사이클릭 조종은 특정 위치의 블레이드의 기울기를 다른 위치의 블레이드보다 더 기울여서 몸체를 좌우로 기울이는 역할을 합니다.
따라서 헬리콥터의 안정성과 조종성을 제어하기 위해 메인 로터와 수평 꼬리 회전자가 함께 사용되며, 몸체를 좌우로 돌리기 위해는 메인 로터의 블레이드 조종을 이용합니다. 이렇게 함으로써 헬리콥터는 상승과 하강, 좌우 이동과 몸체의 회전 등 다양한 움직임을 가능하게 만듭니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
말씀하신 대로 꼬리 달린 작은 프로펠러는 위아래로 움직이는 상승 · 하강 역할이 아니라, 헬기 몸통이 제멋대로 회전하는 것을 막고 좌우 방향을 조절하기 위해 존재합니다. 이부품의 공식 명칭은 테일 로터(꼬리날개)이며, 핵심 역할은 크게 두가지입니다.
몸통이 반대로 도는 것을 방지(작용 · 반작용의 법칙)
물리학에는 힘을 쓰는 만큼 반대 방향으로도 똑같은 힘이 작용한다는 작용·반작용 법칙이 있습니다.헬기의 거대한 메인 프로펠러가 시계 방향으로 강하게 돌면, 그 반작용으로 인해 헬기 몸통은 반시계 방향으로 뱅글뱅글 돌려는 힘을 받게 됩니다.
만약 꼬리 프로펠러가 없다면 헬기는 공중에 뜨자마자 몸통이 통제 불능 상태로 제자리에서 팽이처럼 돌다가 추락하게 됩니다.
이때 옆을 향하고 있는 꼬리 프로펠러가 바람을 옆으로 강하게 불어내어, 몸통이 돌아가려는 힘을 옆에서 단단히 붙잡아 중심을 잡아주는 역할을 합니다.
헬기 머리(방향)를 좌우로 회전
꼬리 프로펠러는 단순히 버티고만 있는 것이 아닙니다. 조종사가 조종석의 발 페달을 밟으면 이 꼬리 프로펠러 날개의 각도가 변하면서 밀어내는 바람의 세기(추력)를 조절할수있습니다.오른쪽으로 돌고 싶을때 : 꼬리 프로펠러의 밀어내는 힘을 약하게 조절하면, 메인 프로펠러의 반작용 힘이 더 강해져 몸통이 오른쪽으로돌아갑니다.
왼쪽으로돌고 싶을때 : 꼬리 프로펠러의 힘을 아주 강하게 만들면, 반작용 힘을 이겨내고 꼬리를 밀어내어 몸통이 왼쪽으로 돌아갑니다.
요약하자면, 헬기의 꼬리 프로펠러는 큰 프로펠러 때문에 헬기 몸통이 팽이처럼 도는 것을 막아주는 중심축이자, 자동차의 핸들처럼 머리 방향을 좌우로 꺾어주는 방향타 역할을 합니다.