오늘은 좀 더 기본적인 내용에 대해서 이야기 해보고자 한다.
Slip과 Skid가 어떠한 메커니즘에 의해 발생이 되는 것이고, 어떠한 상황에서 발생하고, 왜 알아야 하는가에 대해 이야기 해보도록 하겠다.
Slip vs Skid
Skidding turn. An uncoordinated turn in which the rate of turn is too great for the angle of bank, pulling the aircraft to the outside of the turn.
Slipping turn. An uncoordinated turn in which the aircraft is banked too much for the rate of turn, so the horizontal lift component is greater than the centrifugal force, pulling the aircraft toward the inside of the turn.
FAA PHAK
우선 정의부터 살펴보고 가겠다.
Skid와 Slip은 모두 Uncoordinated Turn이다. 즉 3타 일치 조작이 안된 상태를 의미한다.
힘의 불균형이 발생하여 원활한 회전이 일어나지 않고 힘의 손실이 발생하고 있다는 의미이기도 하다.
Skid는 그 힘의 불균형으로 인해 회전방향 바깥쪽으로 잡아당겨지는 현상이고.
Slip은 그 힘의 불균형으로 인해 회전방향 안쪽으로 잡아당겨지는 현상이다.
처음에 공부할때 굉장히 헷갈리는 부분이 이 힘의 방향과 항공기가 나아가는 방향을 굉장히 헷갈리는 것이 사실이다..
자 그럼 힘의 불균형이 어떻게 발생하는지 부터 살펴보자.
Skid를 보게 되면 항공기 회전방향 바깥 방향으로 Centrifugal force이 우세한 것을 확인할 수 있다.
(허접한 그림이지만 이해해고 봐주길 바랍니다..)
무게중심은 양력이 작용하는 지점보다 앞쪽에 위치하고 있다.
이 지점을 축으로하여 힘이 작용함에 따라 항공기의 꼬리가 따라 움직이게 된다.
Slip을 살펴보면 Horizontal Lift가 더 우세한 것을 확인할 수 있다.
위와 마찬가지의 메커니즘을 적용시켜보면 CG를 축으로 하여 선회방향 내측의 힘이 우세하기 때문에
항공기의 꼬리날개가 안쪽을 향해 회전하게 되어 항공기의 진행 방향은 빨간색 점선 방향으로 나아가게 되는 것이다.
정리하자면
- CG를 축으로 하여,
- 힘이 우세한 방향을 따라 꼬리날개가 회전하고,
- 이에 따라 항공기 이동 경로가 달라지게 된다.
Step on the Ball
계기에서 나타나는 것의 위 그림과 같다.
쉽게 생각하면 힘이 우세하게 작용하는 방향으로 Ball이 튀는 것을 확인할 수 있다.
이에 따라 Coordinated Turn이 될 수 있도록 Ball이 튄 쪽의 Rudder를 지긋이 밟아주면 된다.
언제 위험한가?
Slip과 Skid 중에 어떤 것이 더 위험하냐 묻는다면, Skid라고 답할 수 있다.
왜냐 skid가 발생하여 치명적일 수 있는 상황이 자주 발생할 수 있는 상황 중에 하나이기 때문이다.
착륙을 할 때 활주로를 보고 Final Turn을 하는 상황이다.
조작 실수로 Overshoot를 하게 될 것 같을 때 본능적으로 횔주로에 정대시키려 과도하게 rudder를 사용하여 Skid가 발생할 상황이 연출된다.
예를들어 위에 사진에 나온 상황을 보자.
활주로 정대를 위해 final turn을 하던 중 Overshoot할 것 같은 직감이 들어 left rudder를 과도하게 밟았다.
그렇다면 계기에는 Ball이 바깥쪽으로 튀어 있는 것을 볼 수 있을 것이다. 이는 Centrifugal force가 우세하다는 의미로 볼 수 있다.
Skid가 발생하는 것이다.
이게 왜 문제냐 할 수 있어서 조금 더 설명해보겠다.
Skid가 발생하면 이에 수반되어 Overbanking tendency가 생긴다.
그렇기 때문에 조종사는 무의식적으로 이에 대응하려 반대편의 aileron 조작을 하게 되고 이는 더 uncoordinated turn을 유발하게 된다.
지금 상황은 착륙을 준비하는 단계이므로 고도도 낮고, 저속이다.
Stall에 빠질 위험성이 높아지고, 한쪽 날개가 내려가 있는 상황이라 연속적으로 Spin에 빠질 수 있는 상황이 연출될 수 있다.
게다가 저고도이기 때문에 회복할 수 있는 여유폭도 없어 매우 위험하다.
이러한 현상이 왜 Skid에서 유독 더 잘 발생하는지 항공역학적인 3가지 이유를 살펴보자.
첫번째로, 내측 aileron은 아래쪽으로 내려가 더 큰 AOA를 발생시켜 Critical AOA와 더 가까워 Stall에 빠질 위험성이 증가한다.
두번째로, Skid가 발생함에 따라 날개에 수직으로 상대풍이 생기는 것이 아니라 옆으로 상대풍이 흐른다.(두번째 그림)
airfoil은 수직으로 부는 상대풍에만 반응하여 나타나기 때문에 위와 같은 상황에서는 lift가 급감하게 된다.
마지막으로, Skid로 인해 동체가 공기의 흐름을 막아 내측 날개의 흐름을 방해하여 lift를 감소시킨다.
이에 따라 skid에서는 내측 날개에서 stall 발생 위험이 높아지고 이에 따라 spin으로 발전할 가능성이 높아 위험하다.
따라서, final turn을 할 때 위험하다 싶으면 무리해서 rudder를 사용하기 보다는 go around를 하여 안전하게 재접근 하는 것이 추천된다.
참고자료 References
- FAA PHAK
- https://www.boldmethod.com/learn-to-fly/aerodynamics/slip-skid-stall/
