오늘은 Adverse Yaw 현상에 대하여 알아보자.
Adverse Yaw는 1901년 처음으로 발견되되었고 Orville Wright에 의해 기술되었다고 한다.
라이트 형제가 비행기를 만들기 시작하면서 부터 있었던 현상이니 그만큼 가장 기본적인 항공기의 현상으로 보면 될 것이다.
Adverse Yaw란 무엇일까?
이름에서 유추를 해보자. 반대방향으로 Yaw가 생기는 것.
https://youtu.be/KdlPfzVxqxc?t=18
위 영상에서보면 항공기가 왼쪽으로 Bank가 들어갔을때 반대쪽(오른쪽)으로 Yawing이 생기는 것을 확인할 수 있다.
내가 Roll이 들어가고자 하는 방향 반대로 Yawing이 생기는 것을 Adverse Yaw라고 한다.
그렇다면 Adverse Yaw는 왜 생기는 것일까?
위 그림에서 보면 항공기가 오른쪽 방향으로 Bank가 들어가고 있다.
- 왼쪽 Aileron은 Down Deflection이 되어 AOA가 커진다.
> 이때 AOA 증가로 Lift가 증가하여 왼쪽 날개가 위로 상승하게 된다.
> 반면, AOA 증가는 동시에 Drag도 같이 증가시킨다. 이는 상대적으로 오른쪽 날개보다 더 큰 Drag를 발생시킨다.
이 부분이 Adverse Yaw를 발생시킨다.
- Drag로만 보면 왼쪽 날개의 항력이 오른쪽 날개보다 더 크게 발생되어 항공기 기수(Directional)가 왼쪽으로 돌아가게된다.
- Roll은 분명 오른쪽으로 들어가지만, Rolling이 들어가면서 생기는 Drag의 차이로 인해 Roll과 반대쪽으로 Yawing이 생기는 것이다.
Adverse Yaw의 특성에 대하여 좀 더 알아보자.
Adverse yaw becomes more pronounced at low airspeeds. At these slower airspeeds, aerodynamic pressure on control surfaces are low, and larger control inputs are required to effectively maneuver the aircraft. As a result, the increase in aileron deflection causes an increase in adverse yaw. The yaw is especially evident in aircraft with long wing spans.
FAA : Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge
특히나 Adverse Yaw는 저속에서 뚜렷하게 나타난다.
저속 영역에서는 더 큰 Control Surface의 움직임이 필요하기 때문에 Adverse Yaw가 발생이 높아진다.
어떻게 Adverse Yaw를 막을 수 있을까?
Adverse Yaw는 항공기가 Turn할때 Coordinated Turn이 되지 않게 만들기에 발생하지 않도록 하는 것이 중요하다.
기본적으로는 Rudder를 사용하여 Adverse yaw를 막을 수 있다.
Application of the rudder is used to counteract adverse yaw. The amount of rudder control required is greatest at low airspeeds, high angles of attack, and with large aileron deflections. Like all control surfaces at lower airspeeds, the vertical stabilizer/rudder becomes less effective and magnifies the control problems associated with adverse yaw.
FAA : Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge
추가적으로 Adverse Yaw를 줄일 수 있는 시스템이 4가지 소개되어있다.
① Differential Ailerons
동일한 양의 Deflection이 되면
- 상대적으로 상승한 날개의 상대풍 속도도 빨라지고, AOA가 커지면서 더 큰 Drag가 발생되는 것이 Adverse Yaw의 원인임
- 이 차이를 상쇄시켜주기 위해 비슷한 양의 Drag만 발생되도록 Aileron이 Deflection되는 양을 맞춰주는 방식의 시스템
② Frise-type Ailerons
Differential Aileron은 Deflection되는 양의 차이를 이용하였다면,
Frise-type은 Aileron이 Deflection되었을 때 Aerodynamics을 이용한 방식이라고 보면된다.
- Raised Aileron을 보면 위 사진에서 보이듯 아래로 흐르는 Airstream이 툭 튀어나온 곳에 부딪혀 Drag가 발생된다.
- Lowered Aileron은 Slotted Flaps에서 아래 Airstream이 위로 흐르면서 Aerodynamics효과를 좋게 만드는 것처럼 사용된다.
③ Coupled Ailerons and Rudder
가장 직관적으로 Adverse yaw를 방지하는 시스템으로 보면된다.
- Aileron과 Rudder를 연결시켜 Adverse Yaw 가 생기는것을 Manual로 방지하는 것처럼 Control 면을 연결시켜 Rudder가 Adverse Yaw를 막아주는 방식이다.
④Flaperons
이름에서 직관적으로 알 수 있듯이 Flaps과 Ailerons이 결합된 형태이다.
- Flaps 처럼 양쪽 모두 쓰일 수 있고, Ailerons처럼 쓰일 수도 있다.
Flaperons같은 경우에는 단지 Adverse Yaw를 막기위한 시스템으로만 쓰이는 것은 아니다.
현대의 Airliners에도 쓰인다.
wikipedia : Boeing 777 Wing Flaperon
- Stall speed를 줄이는데 도움이 되고,
- 저속 Handling Characteristics를 향상시켜준다.
Spoileron
https://blog.naver.com/yjgman/222042496092
[System] 항공기 날개 2차 조종면(Flaps, Spoiler, Cuff, Slat, Slot, Spoiler, Trim, MCAS)
지난번에 이어 Secondary Flight Controls에 대해 알아보도록 하겠다. 기본적으로 항공기 3개의 축을 움...
blog.naver.com
- Spoileron은 Spoiler + Aileron의 약어이다.
- 스포일러가 에일러론의 역할을 하기 때문인데, 기본적인 목적은 고속항공기에서 Aileron사용은 날개에 높은 모멘텀으로 Stress를 주기 때문에 항력을 발생시킴으로써 Roll Control을 하기 위함이다. 그렇기 때문에 Roll Spoiler라고 부르기도한다.
- 추가적인 목적으로 Adverse Yaw 방지 역할을 하기도 한다.
참고자료 Reference
- FAA : Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge
- Boldmethod.com
