지난 시간에 이어 오늘은 Climb Performance에 대하여 더 알아보자.
지난시간에는 Climb Performance를 이해하기 위한 기본적인 Thrust/Power의 차이, 이에 따른 Jet/Prop항공기의 특성 차이도 알아보았다.
오늘은 동일한 항공기에서 다양한 변수들이 달라짐에 따라 생기는 Performance 변화에 대하여 알아보자.
Since weight, altitude and configuration changes affect excess thrust and power, they also affect climb performance. Climb performance is directly dependent upon the ability to produce either excess thrust or excess power. Earlier in the book it was shown that an increase in weight, an increase in altitude, lowering the landing gear, or lowering the flaps all decrease both excess thrust and excess power for all aircraft. Therefore, maximum AOC and maximum ROC performance decreases under any of these conditions.
FAA : Pilot's handbook of aeronautical knowledge
여기서 가장 대표적으로 3가지에 따라 항공기 상승성능이 달라진다고 한다.
- 무게 Weight
- 고도 Altitude
- 외장 상태 Configuration(Landing gear, Flaps ..)
우선 무게에 대하여 알아보자.
항공기의 무게가 무겁게 변하면 어떻게 되겠는가?
Level flight를 유지하기 위해서는
- Lift와 Gravity(weight)가 같아야 한다.
- Weight이 증가하면 Lift가 증가되어야 하고,
- Lift를 증가시키기 위해서는 AOA이 커져야 한다.
- AOA가 커지면 Drag가 더 많이 발생하고, Power Requried가 증가한다.
(- Configuration이 바뀌었을때도 마찬가지로 더 Drag가 발생하고, Power Required가 증가한다.)
또한 이로인해 the maximum ROC가 감소한다.
고도에 따라서는 어떻게 변할까?
An increase in altitude also increases the power required and decreases the power available. Therefore, the climb performance of an aircraft diminishes with altitude. The speeds for maximum ROC, maximum AOC, and maximum and minimum level flight airspeeds vary with altitude.
FAA : Pilot's handbook of aeronautical knowledge
고도가 증가함에 따라 Power Required가 증가하고, Power Available이 감소한다.
고도가 상승함에 따라 항공기 상승성능이 감소한다.
공기밀도가 감소하니 항공기 엔진이 낼 수 있는 힘은 감소할 것이고(Power available), 필요한 힘은 증가하니(Power Requried) 그 마진Margin이 점차 줄어들게 된다.
아래 그래프를 보면 고도에 따른 Vx, Vy(IAS)의 차이를 볼 수 있다.
As altitude is increased, these various speeds finally converge at the absolute ceiling of the aircraft.
At the absolute ceiling, there is no excess of power and only one speed allows steady, level flight. Consequently, the absolute ceiling of an aircraft produces zero ROC.
The service ceiling is the altitude at which the aircraft is unable to climb at a rate greater than 100 feet per minute (fpm). Usually, these specific performance reference points are provided for the aircraft at a specific design configuration.
FAA : Pilot's handbook of aeronautical knowledge
항공기가 상승을 하다가보면 Climb Performance가 감소한다.
- 일정 고도에 이르르면 100fpm 이상 유지할 수 가 없는데 이때의 고도를 "The serivce ceiling"이라고 하고,
- 여기서 더 상승해 Zero ROC가 되면 이 때의 고도를 "The Absolute ceiling" 이라고 한다.
이 외에도 Power Loading과 Wing Loading이란 개념이 있다.
Power loading is expressed in pounds per horsepower and is obtained by dividing the total weight of the aircraft by the rated horsepower of the engine. It is a significant factor in an aircraft’s takeoff and climb capabilities.
FAA : Pilot's handbook of aeronautical knowledge
Power Loading이란 항공기의 전체 무게를 엔진 마력으로 나눈 값으로, 즉 마력당 무게 얼마나 항공기 힘이 좋은지를 나타내는 개념이다.
따라서, 이륙과 상승에 쓰인다.
Wing loading is expressed in pounds per square foot and is obtained by dividing the total weight of an airplane in pounds by the wing area (including ailerons) in square feet. It is the airplane’s wing loading that determines the landing speed.
FAA : Pilot's handbook of aeronautical knowledge
Wing Loading은 항공기 전체무게를 날개 면적으로 나눈 값으로, 항공기 날게에 얼마만큼의 하중이 걸리는지를 나타내는 개념이다.
이는 착륙 성능을 결정할 때 쓰이는 개념이다.
지금까지 Climb Performance에 관하여 알아보았다.
Performance 부분은 직관적으로 이해하기가 어렵기도 하고 논리적으로 생각해야 이해가 되는 부분이기에 쉽게 설명해보려 했는데 잘 됐나 모르겠다. 틀린 부분이나 수정해야할 부분이 있으면 언제든 덧글이나 쪽지로 알려주세요:)
https://youtu.be/q48Swb2ATww(이렇게 높이올라가면 어떤느낌일까.)
참고자료
- FAA PHAK
