Wing Flaps (날개의 고양력장치)

 항공기 날개에는 양력을 발생시키기 위한 Flaps 이 있습니다

보통 항공기 주날개(Main Wing) 의 뒤쪽인 Trailing Edge 에 있습니다

Flaps 은 Lift 를 증가시키거나 Drag 를 증가 시키는 역할을 합니다

이착륙시 Flaps 을 사용 하는데 적은 속력인 상태에서도 많은 Lift 를 생성하여 항공기를 운항 할 수 있게 합니다

또한 Drag 를 증가 시키기도 하는데 항공기 속력을 감소시키거나,

하강률 (Rate of Descent) 을 증가시켜 항공기 속도의 증가 없이 강하각 (Descent angle) 을 크게 가져갈수 있도록 도움을 줍니다

 

Wing Flpas (날개의 고양력장치)

 

Wing Flaps 은 조종사가 기본 Airfoil 의 형상을 바꾸어 Lifting ability 를 증가 하도록 해줍니다

또한 Fowler Flaps 의 경우, Wing 의 면적을 증가 시키기도 합니다 

 날개의 Angle of Atteck 이 거의 Stall 에 근접 했을때, Flaps 을 사용 한다면 사용 하지 않았을 때 보다 더 낮은 저속 비행도 가능합니다

따라서 이착륙 및 접근시(Approach) 낮은 속도의 비행이 가능합니다

Flaps 을 사용 하였을때의 Stall Speed 차이

 

 

 

Lift/Drag Ratio

 Flaps 을 사용하면 Lift 가 증가한다. 하지만 Drag 도 증가한다. 따라서 AOA 과 Lift/Drag Ratio 에 대하여 고려 해야 한다. Flaps 을 사용 하였을 때, Lift 의 증가 보다 Drag 의 증가가 많다. 따라서 Flaps 을 사용시 L/D Ratio 가 감소 한다. 그결과 낮은 L/D ratio 일 때 (Flaps 을 사용 하였을 때), 더 많은 거리를 Gliding 할 수 없고, 상승시에는 Steep Angle 로 상승 할 수 있다. Cruise 비행시에 Flaps 을 사용 하면 같은 거리를 가기 위해 더 많은 연료가 필요 하다.

 => Flaps 을 사용 하면 Drag 가 증가하고 Lift 가 감소 하므로 Power 를 보충 해주지 않으면 속도가 감소하거나, 강하률이 증가 하거나 두가지 상황이 동시에 발생 할 수 있다. 

 

 

Approach

Flaps 을 사용 하면 L/D Ratio 가 감소되어 조종사는 속도의 증가 없이 Steeper Approach 가 가능하게 됩니다

 

 

Takeoff and Landing

Flaps 의 주요 기능이 저속에서 같은 Lift 를 생성 하는 것 입니다. 따라서 이착륙 속도도 감소 시키고, 짧은 활주 거리를 사용 할 수 있도록 합니다

 

 

Ballooning

 랜딩시, 과도한 pitch 조작에 의하여 항공기가 가라 않지 않고 약간 상승 하는 현상이다.

Trailing-Edge flaps 를 사용 하면 캠버가 증가하기 때문에 aero dynamic force 가 증가한다. flaps 을 사용 하였을때, 짧게 상승 하는 motion 인 balloon 을 방지 하기 위해서, AOA 를 감소시키기 위해서 낮은 pitch attitude 가 필요하다. 반대로 Flaps 을 사용 하지 않고, pitch 를 올리지 않으면 항공기는 sink 한다.

=> Flaps 을 사용 하면, 사용하지 않았을 때 보다  Lift 가 많이 생성 되는 상황이므로, 과도한 pitch 조작은 ballooning 을 초래 할 수 있다. 따라서 세밀한 조작이 필요 하다.

 

 

Pitch Attitude

날개의 뒤쪽에서 Trailing Edge Flaps 이 확장되면 그 결과 Camger 가 증가하고, Center of Pressure 가 뒤쪽으로 움직이게 됩니다

 그결과 Pitch 에 영향을 미치게 됩니다. Elevator pressure 가 Pitch Attitue 를 유지 하기 위해 필요하게 되고 Trim 의 사용이 필요 할 수 있습니다.

Flaps 사용에 따른 Center Of Pressure 의 움직임

 

 

Changing Wing Area (날개 면적의 변화)

항공기 면적이 넓다면 더 많은 Lift 를 생성 합니다. Fowler Flaps 의 경우 뒤쪽과 아래쪽으로 확장되어 전체 날개의 면적을 증가시키고 또한 Camber 도 증가 시킵니다. 모든 종류의 Flaps 은 Lift 와 Drag 를 증가 시키고 그결과 L/D ratio 에 영향을 미치게 됩니다

Flower Flaps

 

 

Leading-Edge Device

  High Angle Of Attack 일때, 날개의 윗면에서 airflow 가 분리되고 turbulent 가 형성 된다. 이것의 날개의 lifting 능력을 떨어뜨려 stall condition 으로 이끈다. 몇몇의 항공기는 leading-edge devices 를 가지고 있는데 이것이 날개의 윗면으로 공기가 흐르도록 만들어 준다. 이것이 stall 을 늦춰주고 airflow 의 seperation 을 delay 시켜 준다. 따라서 낮은 속도에서 High AOA 상태로 비행 할수 있도록 만들어 준다. slat 형태로 있다가 날개의 앞과 아래쪽으로 확장 되어 진다. 어떤 항공기는 fixed slot 을 가지고 있는데, 날개의 leading edge 에 built 되어 있다. 하지만 이 형태는 drag 를 많이 형성 하므로 많이 사용 되지는 않는다. 

Airflow Separation

 

 

Spoilers (스포일러)

 대부분의 진보된 제트 비행기와 대부분의 글라이더 (Glider) 는 Spoiler 가 날개의 윗면에 있습니다

Hinge (힌지) 형태로 달려 있는데, Extended 되었을 때, 날개 윗면의 Airflow 를 방해하여 Lift 를 감소시키고 Drag 를 증가 시킵니다. 조종사는 Spoiler 를 사용 하여 항공기 속력을 감소 시키거나 속도 증가 없이 강하를 급하게 해야할때 사용 합니다. 큰 제트 항공기의 경우, Touchdown 후 Spoiler 를 사용하여, Lift 를 감소시키고 Wheel 에 모든 무게가 걸릴수 있게 해주어 Wheel Brake 가 더 효과적으로 작동 할수 있도록 도움을 줍니다

Touchdown 후 작동 되는 Spoiler