소용돌이 링 상태

Vortex ring state
내측 블레이드 섹션의 공기 흐름이 위쪽으로 상승하는 보텍스 링 상태에서는 일반적인 윙팁 보텍스 이외에도 2차 보텍스가 생성된다. 기류는 로터 효율의 상실을 초래한다. 계속하도록 허용하면 명령되지 않은 피치 및 롤링 진동이 발생하여 하강 속도가 클 수 있다.[1]

보텍스 링 상태(VRS)는 보텍스 링 시스템이 로터를 작동시켜 심각한 리프트 상실을 초래할 때 헬리콥터 비행에서 발생할 수 있는 위험한 공기역학적 조건이다. 보텍스 링 상태를 전력으로 정착하는 것으로 부르기도 한다. 연방항공청(FAA)은 이러한 용어들을 동의어로 보는 반면, 캐나다 교통국은 두 가지 다른 현상으로 보고 있다.[2]

이 상태는 틸트로터에서도 발생하며, V-22 오스프리와 관련된 사고의 원인이 되었다. 소용돌이 링 상태는 2011년 오사마 빈 라덴이 사살된 넵튠 스피어 작전 중 심하게 개조된 MH-60 헬리콥터의 손실을 초래했다.[3]

설명

곡선 화살표는 로터 디스크 주변의 공기 순환을 나타낸다. 표시된 헬리콥터는 RAH-66 코만치다.

변환 리프트가 있는 전방 비행에서 허브 영역에는 상승하는 공기 흐름(상향 흐름)이 없다. 전방 비행 속도가 감소하고 수직 하강 속도가 증가하면 돛대와 블레이드 그립 영역에 에어포일 표면이 없기 때문에 상승 흐름이 시작된다. 상승량이 증가하면 내부 블레이드 섹션의 유도 흐름(로터 시스템을 통해 공기 흡입 또는 "유인")이 극복되고 블레이드가 허브 근처에서 정지하기 시작한다. 내측 블레이드 섹션이 정지함에 따라 로터 팁 포트리스와 유사한 두 번째 포트세트가 로터 시스템 중앙에 형성되고 외부 포트세트와 결합하면 리프트가 심각하게 손실된다. 헬리콥터 조종사가 상태를 인지하고 반응하지 못하면 높은 강하율과 지반충격으로 이어질 수 있다.[1]

발생

헬리콥터는 보통 정밀한 고도 제어를 유지하지 않고 지상 외 효과(OGE)를 맴돌려고 할 때, 그리고 바람이나 급경사를 일으키면서 비행 속도가 ETL(Effective Translational Lift) 이하일 때 전력으로 접근한다.[4]

검출·수정

VRS의 징후는 메인 로터 시스템의[5] 진동으로, 싱크 속도가 증가하고 주기적 권한이 감소할 수 있다.[6]

단일 회전자 헬리콥터에서 보텍스 링 상태는 전통적으로 주기적 권한을 되찾기 위해 집단을 약간 낮추고 횡방향 움직임을 적용하기 위해 주기적 제어를 사용함으로써 수정되며, 종종 전방 비행을 확립하기 위해 코를 아래로 던진다. 탠덤-로터 헬리콥터에서는 측면 주기 또는 페달 입력 또는 둘 모두를 통해 복구가 이루어진다. 이 항공기는 소용돌이 링에서 벗어나 '깨끗한 공기'로 비행하며 다시 인양할 수 있게 된다.[1]

최근 인기를 얻으면서 현재 널리 알려진 또 다른 수정은 스위스의 연방 민간항공국(FOCA) 조사관인 Claude Vuichard가 가르쳤다. 이 기법은 세 가지 제어장치를 모두 조합하여 고도 손실을 줄이고 더 빨리 회복한다. 즉, 꼬리 회전자 추력 방향으로 사이클링을 적용하고, 집단을 증가시켜 동력을 상승시키고, 헤딩(크로스 제어)을 유지하기 위해 동력 페달과 조정한다. 회전자 디스크가 소용돌이의 상승풍부에 도달하면 복구가 완료된다.[1][7][8][9]

보텍스 링 상태 전원 끄기

보텍스 링 상태에서 전원을 꺼내는 것은 가능하지만, 이것은 공중에 뜨는 데 필요한 약 두 배의 전력을 필요로 한다. 단 하나의 실물 크기 헬리콥터인 S-64 스카이크레인만이 비적재할 때 이것을 할 수 있는 것으로 기록되어 있다.[10]

파일럿 또는 운영자 반응

헬리콥터 조종사들은 낮은 기류에서 하강 속도를 감시함으로써 VRS를 피하도록 가장 일반적으로 가르친다. VRS를 접했을 때, 조종사들은 조건 밖으로 날아가거나 집단 피치를 낮추기 위해 전진 사이클링을 적용해야 한다.[6] 전진 또는 측면 비행으로 전환하면 저절로 상태가 완화되지만, 전력 수요를 줄이기 위해 집단을 낮추면 복지의 크기가 감소하고 조건으로부터 자유로워지는 데 필요한 시간이 감소한다. 그러나 지반 근처에서 자주 발생하기 때문에 집단을 낮추는 것은 선택사항이 아닐 수 있다; 고도의 손실은 회복을 시작하기 전에 개발된 하강 속도에 비례하여 발생할 것이다. 일부의 경우, 소용돌이 링 상태에 부딪혀 기류 장애로 인해 조종사의 주기적 권한이 심각하게 상실될 수 있을 정도로 진격할 수 있다. 이 경우 조종사의 유일한 재청구는 회전자 시스템을 그것의 소용돌이 링 상태에서 벗어나기 위한 자동 조정으로 들어가는 것일 수 있다.[1]

탄뎀 로터 헬기

탠덤 로터 헬리콥터에서 전방 순환은 VRS에 의한 하강 속도를 막지 않는다. 공기 속도를 얻기 위해 차동 집합 피치를 이용하는 헬리콥터에서는 보텍스 링 상태의 방해를 받는 공기에서 수평으로 미끄러지도록 페달 입력을 동반해야 한다.[citation needed]

무선 컨트롤 멀티로터

무선 제어 멀티로터(드론에서 공통)는 보텍스 링 상태를 포함한 정상적인 로터크래프트 공기역학(rotcraft air odynamics)의 영향을 받는다. 프레임 설계, 크기 및 검정력은 상태로 들어가 복구될 가능성에 영향을 미친다. 고도가 유지되지 않는 멀티로터도 조종사가 너무 빨리 크래프트를 떨어뜨려 회전자 허브에서 상향 세척이 일어나 소용돌이 링 상태로 이어질 수 있는 운용자 오류에 굴복할 가능성이 높다. 반면에 그러한 기능을 갖춘 사람들은 자동으로 하강을 제어하는 경향이 있고 보통 위험한 상태를 벗어날 수 있다(하지만 항상은 아니다.[11]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e Helicopter Flying Handbook, FAA-H-8083-21A (PDF). U.S. Dept. of Transportation, FAA, Flight Standards Service. 2012. pp. 11-8–11-12, 11-17–11-20.
  2. ^ "헬리콥터 비행 훈련 매뉴얼(TP 9982) – 연습 26 – 보텍스 링" Transport Canada, 2010년 5월 20일. 액세스: 2014년 9월 13일 인용: 보텍스 링을 설명하기 위해 "힘으로 다듬기"를 사용하는 몇몇 무식한 조종사들이 있는데, 사실 어떤 출판물은 이 용어를 서로 바꾸어 사용한다. 실제 소용돌이 링을 설명하는 것이 아니라 "전력이 부족한 상태로 설정"을 설명하는 증상이 연관되었을 때 혼동이 발생한다. 이는 조종사가 엔진 한계를 초과하지 않고 헬리콥터를 호버 또는 무호버 착륙에 가져올 수 있는 전력이 부족하다는 것을 발견하기 위해 고속 저출력 강하를 체포하려고 할 때 발생할 수 있다. 그러나 이것은 소용돌이 링 상황이 아니다.
  3. ^ Capaccio, Tony (5 May 2011). "Helicopter Carrying SEALs Downed by Vortex, Not Mechanical Flaw or Gunfire". Bloomberg L.P.
  4. ^ Federal Aviation Administration (December 2019), "11: Helicopter Emergencies and Hazards" (PDF), Helicopter Flying Handbook, United States, p. 9, ISBN 978-1-61954-992-0
  5. ^ 존슨, 웨인 헬리콥터 이론 pp99+106, Courier Dover Publishes, 1980. 액세스: 2012년 2월 25일 ISBN 0-486-68230-7
  6. ^ a b 자문 순환 (AC) 61-13B, 기본 헬리콥터 핸드북, 미국 교통부, 연방 항공국 1978
  7. ^ Tucker, Tim. "Flying Through the Vortex". Rotor & Wing. Aviation Today. Archived from the original on 10 January 2022. Retrieved 13 February 2016.
  8. ^ Robinson R22/R44 비행 훈련 가이드, R22 기동 가이드, Setting-With Power/Vortex Ring State, 29페이지, 개정: 2013년 10월
  9. ^ "Claude Vuichard & Tim Tucker tell the story behind the Vuichard Technique". Vertical Mag. 29 April 2021. Archived from the original on 29 April 2021.
  10. ^ http://scs-europe.net/conf/ecms2007/ecms2007-cd/ecms2007/ecms2007%20pdf/ese_0121.pdf
  11. ^ "Quadcopter "Wobble of Death": VRS Recovery and Avoidance". YouTube. Archived from the original on 12 December 2021. Retrieved 21 September 2014.

외부 링크