최소 제어 속도

Minimum control speeds

다중 엔진 항공기(특히 비행기)의 최소 제어 속도(VMC)는 하나 이상의 엔진이 고장 난 후 항공기의 방향 또는 측면 제어를 더 이상 유지할 수 없는 보정된 비행 속도를 지정하는 V 속도다. V는MC 적어도 하나의 엔진이 여전히 작동하고 있으며 비행 단계에 따라 달라질 경우에만 적용된다. 실제로 착륙, 항공 여행, 지상 여행 등을 위해 복수 Vs를MC 계산해야 하며, 엔진이 4개 이상인 항공기의 경우 여전히 더 많다. 이것들은 모두 모든 다엔진 항공기의 항공기 비행 매뉴얼에 포함되어 있다. 설계 엔지니어는 비행기의 수직 꼬리 부분과 비행 제어 표면의 크기를 조정할 때 이것이 비행기의 최소 제어 속도에 미치는 영향을 고려해야 한다.

최소 제어 속도는 일반적으로 항공기 인증 프로세스의 일부로 비행 시험에[1][2][3] 의해 설정된다.[4][5] 그들은 항공기의 안전한 운용에 있어 조종사에게 안내를 제공한다.

물리적 설명

방향타를 사용하여 비대칭 추력을 상쇄하고 날개를 수평으로 유지하면서 항공기에 작용하는 가장 중요한 힘과 순간. 요잉 모멘트를 상쇄할 때는 사이드 슬립을 피할 수 없다는 점에 유의하십시오.

다중 엔진 항공기의 엔진이 고장 나면 항공기의 추력 분포가 비대칭이 되어 고장 난 엔진의 방향으로 요잉 모멘트가 발생한다.[6] 사이드슬립이 발달하여 항공기의 총 항력이 상당히 증가하여 항공기의 상승률이 저하된다.[7] 방향타, 그리고 어느 정도까지 뱅크 앵글의 사용을 통한 에일러론은 조종사가 비대칭 추력 요잉 모멘트를[citation needed] 상쇄할 수 있는 유일한 공기역학 제어 장치다.

항공기 속도가 높을수록 항공기의 제어장치를 이용해 요잉모멘트를 상쇄하기 쉽다.[8] 최소 제어 속도는 방향타 또는 에일러론이 항공기에 적용할 수 있는 힘이 최대 동력 설정에서 비대칭 추력을 상쇄하기에 충분히 크지 않은 비행 속도다. 이 속도 이상에서는 항공기의 제어를 유지하고 비대칭 추력으로 직선 비행을 유지할 수 있어야 한다.[4]

날개 탑재형 프로펠러 항공기와 끊어진 리프트 항공기의 엔진 출력 손실은 날개 위의 리프트 분배에 영향을 미쳐 작동하지 않는 엔진 쪽으로 롤링을 유발한다.[9][10][3] 일부 항공기에서는 Vs를MC 결정하는 데 있어 방향제 권한보다 롤 권한이 더 제한적이다.[11]

인증 및 변형

그림 1. 모든 다중 엔진 항공기 유형에 대한 기존의 모든 최소 제어 속도 V의MC 개요. 이 글에서 공기 최소 제어 속도에는 V가MC 아니라 V가MC(A) 사용된다.

항공 규정(FAR 및 EASA 등)[4][5]은 몇 가지 다른 V를MC 정의하며, 설계 엔지니어가 이 규정을 준수하기 위해 항공기의 수직 꼬리 및 공기역학적 비행 제어 장치의 크기를 조정해야 한다. 공중에서 최소 제어 속도(VMCA)는 멀티엔진 항공기의 가장 중요한 최소 제어 속도인데, 이 때문에 V는MCA 많은 항공 규정과 항공기 비행 매뉴얼에서 단순히 V로MC 나열된다.[4][5] 6,000 lbs(2722 kg) 미만의 트윈 엔진 항공기의 속도 표시기에서 V는MCA FAR 23에 의해 표준화된 바와 같이 빨간색 방사선으로 표시된다.[4][5]

대부분의 시험 파일럿 학교는 비행 단계에 따라 V가MC 변경되기 때문에 보다 구체적인 최소 제어 속도를 여러 개 사용한다. 기타 정의된 Vs에는MC 지상의 최소 제어 속도(VMCG)와 접근 및 착륙 중 최소 제어 속도(VMCL)가 포함된다. 또한, 4개 이상의 엔진을 가진 항공기에서 Vs는MC 같은 날개에 1개 또는 2개의 엔진이 작동하지 않는 경우를 위해 존재한다. 그림 1은 관련 민간 항공 규정과[4][5] 군사 규격에 정의된 Vs를MC 나타낸다.[12]

공기 중 최소 제어 속도

좌측 엔진(1번)이 작동하지 않고 다른 엔진은 최대 추력일 때 뱅크 각도가 V와MCA 사이드 슬립에 미치는 영향. 사이드 슬립 제로 뱅크 각도는 수직 꼬리 사이징에 사용되며 비행MCA 중 V를 결정하기 위한 비행 시험 중에도 사용된다.

다중 엔진 항공기의 수직 꼬리 또는 수직 안정기는 엔진이 고장 나거나 작동하지 않는 동안 방향 제어를 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 꼬리가 클수록 비대칭 추력 요잉 모멘트를 상쇄하는 데 필요한 힘을 제공할 수 있다. 이는 꼬리가 작을수록 V가MCA 높아진다는 것을 의미한다. 그러나 꼬리가 클수록 비용이 많이 들고 수용하기가 더 어려워지며 슬립스트림 유병률 증가와 같은 다른 공기역학적 문제가 동반된다. 수직 꼬리를 설계하는 엔지니어는 FAR에서 명시한 대로 예산, 항공기 무게 및 최대 뱅크 각도 5°(비작동 엔진에서 벗어난)를 기준으로 결정해야 한다.[4][5]

V는MCA 또한 최소 이륙 안전 속도를 계산하는 데도 사용된다.[4][5] 따라서 V가MCA 높으면 이륙 속도가 더 빨라지므로 활주로가 더 길어야 하므로 공항 운영자는 바람직하지 않다.

최소 제어 속도에 영향을 미치는 요인

엔진 고장 후 힘의 균형과 요(Yawing) 및 롤링 모멘트에 영향을 미치는 모든 요인은 Vs에도MC 영향을 미칠 수 있다. 수직 꼬리가 설계되고 V가MCA 측정되면 모든 요인에 대한 최악의 상황이 고려된다. 이것은 AFMs에 게재된 Vs가MC 안전함을 보장한다.

무거운 항공기는 요잉 모멘트에 더 안정적이고 내성이 강하므로 Vs가MCA 더 낮다.[13]: 13 세로방향 무게중심은 V에도MCA 영향을 미친다. 방향타가 더 큰 요 모멘트를 제공할 수 있기 때문에 최소 제어 속도가 낮을수록 추력 불균형을 상쇄하기 쉽다.[13]: 17 측면 무게중심은 또한 효과가 있다: 작동하지 않는 엔진에 가까울수록 작동 중인 엔진의 모멘트가 커지기 때문에 방향타가 더 많은 힘을 가해야 한다. 이는 측면 무게중심이 작동하지 않는 엔진 쪽으로 이동하면 항공기의 V가MCA 증가한다는 것을 의미한다.[13]: 17 대부분의 엔진의 추력은 고도와 온도에 달려있다; 고도를 높이고 온도를 높이면 추력이 감소한다. 이는 대기 온도가 높고 항공기의 고도가 높을 경우 운용 엔진의 힘이 낮아지고 방향타가 역작용력을 적게 제공해야 하므로 V가MCA 낮아진다는 것을 의미한다.[13]: 16 뱅크 각도는 최소 제어 속도에도 영향을 미친다. 가능한 가장 작은 사이드 슬립을 위해 작동하지 않는 엔진에서 멀리 떨어진 작은 뱅크 각도가 필요하며 따라서MCA V를 낮춘다. 마지막으로 작동 중인 엔진의 P-요인이 증가하면 요 모멘트가 증가하며 결과적으로 항공기의 V가MCA 증가한다.[13]: 15

기타 최소 제어 속도

엔진이 더 많은 항공기

엔진이 4개 이상인 항공기에는 임계 엔진만 작동하지 않는 VMCA(이러한 상황에서 종종 V라고MCA1 함)뿐 아니라, 같은 날개에 있는 임계 엔진의 선상 엔진도 작동하지 않을 때 적용되는 V가MCA2 있다.[13]: 15 민간 항공 규정(FAR, CS 및 이에 준하는 것)은 엔진이 4개 이상인 군용 항공기에 대해서는 여전히 필요하지만 V를MCA2 결정할 필요가 없다.[4][5][12] 터보제트와 터보팬 항공기에서 선외기 엔진은 보통 똑같이 중요하다. MD-11과 BN-2 트리스랜더와 같은 3엔진 항공기는 V가MCA2 없으며, 중앙선 엔진이 고장 나면 V에MC 영향을 미치지 않는다.

4개 이상의 엔진을 가진 항공기의 반대편 엔진 2개가 작동하지 않을 경우 추력 비대칭이 발생하지 않으므로 안정적인 직선 비행을 유지하기 위한 방향타 요건이 없다MCA. 전체적으로 비행을 유지하기 위해 가용한 동력은 적을 수 있지만, 최소 안전 제어 속도는 4개 엔진 모두에서 50% 추력으로 비행하는 항공기와 동일하다.

4개 세트에서 단일 인보드 엔진의 고장은 제어 가능성에 훨씬 더 작은 영향을 미친다. 기내에 탑재된 엔진이 항공기의 무게중심에 더 가까워 요잉 모멘트의 부족이 줄어들기 때문이다. 이러한 상황에서 속도가 중요 엔진에 대해 결정된 대로 발표된 V 이상으로MCA 유지된다면 안전 제어를 유지할 수 있다.

그라운드

활주 또는 이륙 중 엔진에 고장이 발생할 경우 추력 요잉 모멘트는 항공기를 활주로의 한쪽으로 강제 이동시킨다. 만약 비행 속도가 충분히 높지 않아서 방향타가 발생시키는 측면 힘이 충분히 강력하지 않다면, 항공기는 활주로 중심선에서 이탈할 것이고 심지어 활주로를 이탈할 수도 있다.[13]: 21 엔진 고장 후 항공기가 최대 방향타를 사용하지만 노즈 휠 조향을 사용하지 않았음에도 활주로 중심선에서 9.1m를 벗어나는 비행 속도는 지상의 최소 제어 속도(VMCG)이다.[4][5]

접근 및 착륙

접근 및 착륙(VMCL) 중 최소MCA 제어 속도는 V와 유사하지만, 항공기 구성은 착륙 구성이다. V는MCL 민간 항공 규정에서 파트 23 <FAR 23.149 (c)>와 파트 25 항공기에 대해 정의된다.[4][5] 단, 최대 추력을 고르게 되면 플랩은 착지 위치에서 위로 선택되며, V는MCL 더 이상 적용되지 않지만 V는MCA 그러하다.

안전한 단일 엔진 속도

비대칭 추력을 사용하여MCA V또는 V에 근접하게 작동해야 하는 내재된 위험성 때문에, VSSE 시험 훈련 및 인증에서 이러한 기동을 시뮬레이션하고 연습하고자 하는 욕구가 정의될 수 있다.[14]. VSSE 안전 단일 엔진 속도는 중요 엔진을 의도적으로 작동 불능으로 만들기 위한 최소 속도로서 제조자가 안전하고 의도적인 하나의 엔진 작동 속도로 설정 및 지정한다.[4] 이 속도는 과도하게 느린 비행 속도에서 시뮬레이션된 엔진 고장으로 인한 제어력 상실로 인한 사고 잠재력을 감소시키기 위해 선택된다.[15]

참조

  1. ^ USAF Test Pilot School, Edwards Air Force Base, CA, USA (1992). Engine-Out Theory, Chapter 11 (PDF). Retrieved May 15, 2016.{{cite book}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  2. ^ Empire Test Pilots' School, Boscombe Down, UK. Flight on Asymmetric Power.{{cite book}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  3. ^ a b USNaval Test Pilot School. Flight Test Manual USNTPS-FTM-No. 103, Fixed Wing Stability And Control, Theory and Flight Test Techniques, Chapter 6 – Asymmetric Power Flying Qualities (PDF). Retrieved May 15, 2016.
  4. ^ a b c d e f g h i j k l Federal Aviation Administration, USA. "Federal Aviation Regulations (FAR)". Part 23 and Part 25, § 149. Retrieved May 15, 2016.
  5. ^ a b c d e f g h i j European Aviation Safety Agency. "Certification Specifications (CS)". CS-23 and CS-25, § 149. Retrieved Oct 28, 2013.
  6. ^ "FAA P-8740-66 Flying Light Twin Safely": 2. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  7. ^ "Airplane Flying Handbook (FAA-H-8083-3B) Chapter 12" (PDF): 24. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  8. ^ "Airplane Flying Handbook (FAA-H-8083-3B) Chapter 6" (PDF): 3. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  9. ^ "Airplane Flying Handbook (FAA-H-8083-3B) Chapter 12" (PDF): 24. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  10. ^ USAF Test Pilot School, Edwards Air Force Base, CA, USA (1992). Engine-Out Theory, Chapter 11 (PDF). Retrieved May 15, 2016.{{cite book}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  11. ^ USAF Test Pilot School, Edwards Air Force Base, CA, USA (1992). Engine-Out Theory, Chapter 11 (PDF). Retrieved May 15, 2016.{{cite book}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  12. ^ a b Military Specification MIL-F-8785C, superseded by MIL-STD-1797. Flying Qualities of Piloted Airplanes.
  13. ^ a b c d e f g Horlings, Harry (January 2012). "Control and Performance during Asymmetrical Powered Flight" (PDF). Retrieved 31 March 2017.
  14. ^ "FAA-P-8740-19-Flying Light Twins Safely" (PDF): 45. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  15. ^ "FAA P-8740-66 Flying Light Twin Safely": 6. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)