초경량 항공기

인간의 날고 싶은 소망을 가득실은 꿈. 그런 꿈이 현실로 다가온 시대. 이번에 조종사가 되어 하늘을 날아보는 것은 어떨까 ?

드넓게 펼쳐진 해안가 모래, 수평선에 맞물린 뭉게구름, 그리고 크고작은 섬처럼 보이는 산야에 감동하여 그만말문이 막혀 아무말도 나오지 않는다던가,

혹은 잠시 방향을 틀어 비행하다가 육중한 선박들이 대자연 아래 작은 성냥갑처럼 보이고 꽉 막힌 도심과 개미떼처럼미려있는 차량행렬이 눈앞에보이다면 어떤생각이 들까 ?

순간이 스릴을 만끽하는 레포츠와는 달리 대자연의 은혜에 감동하고 감사할줄아는 마음마저 저절로 우러나오게 하는 초경량항공기의 인기가 날로 커지고 있다.

초경량항공기는 말 그대로 무게가 115Kg에 불과한 2인승 꼬마 비행기로 평균시속은 150KM정도이다. 초경량항공기는 일부계층이 즐기는 것으로 인식되기 쉬우나 지금은 저렴한 가격으로 배울수 있는 기회가 제공되고 있어 하늘을 날아보는 기회를 쉽게 접할수 있다.

초경량항공기는 원래 300백만원이상 하던 교육비가10시간 기준하여 대학생 100만원 일반인은 150만원, 그리고 시간에 구애없이 아무때나 배우고 싶은 사람은 250만원정도 든다.

또한 초경량항공기는 하루1시간씩 총 20시간 교육을 받으면 면허시험에 응시할수 있으며 국제면허를 취득한 후에는 세계 어느곳이든지 마음대로 하늘을 날수 있다.

초경량항공기를 배우기 위해서는 이.착륙에 필요한 충분한 공간이 있어야 하는데 현재 우리나라에서는 전국19곳의 공시된 비행장이 있다.

비행에 적합한 장소로는 경기도 안산을 비롯하여 양평의 용문산, 몽산포 해수욕장, 영종도, 남원, 대구등이며 우리나라는 공역의 범위도 제한적이기 때문에 각 지역별로 동호인 중심의 활동만이뤄지고 있지만 앞으로는 대폭적인 비행제한구역 해제로 초경량항공기를 보다 많은사람들이 즐길 수 있는 레포츠로 확산 될 것 으로 보인다 만 14세이상 신체건강한 남녀라면 누구나 가능하다.

 

초경량항공기

위의 화면은 초소형 항공기 CRI

초경량 항공기란 울트라 라이트(Ultra Light)라고 불리는 초경량항공기는 국제항공연맹(FAI)의 규정에 따라 기체중량 115Kg 이하의 항공기를 일컫는데

25L 정도의 휘발류면 4시간 정도 비행할수 있으며 보통 15m 내외의 활주로만으로 이륙이 가능하다
첨단 레저 수단으로 인기가 높아 가는 울트라 라이트는 레저스포츠 뿐만 아니라 광고및 홍보, 통신용, 농약살포, 군사용 등 다양하게 사용되며 캠핑이나 여행, 촬영 기타 업무를 위해서도 다용도로 쓸 수 있는 비행기이다

초경량 항공기의 종류에는 타면 조종형, 체중 이동형, 자이로플레인, 파라 플레인 등 4종류가 있다

▶ 타면 조종형;
일반 비행기의 축소판 조종간으로 전진, 및 좌,우, 상, 하로 방향 이동을 하한다.

▶ 체중 이동형;
행글라이더에 엔진과 바퀴를 부착한것으로 우리나라에 가장 먼저 들어온 형님이다. 말 그대로 체중을 이동하여 방향과 이동을 한다.

▶ 자이로 플레인;
자이로 플레인의 역사는 헬기보다 앞서기는 하지만 메인모터가 자체 엔진의힘으로 돌아가는 것이 아니라 양력(Lift)으로 돌아가는 방식이다 타면 조종형과 함께 레저용으로 많이 애용되고 있다.

▶ 파라 플레인;
파라글라이더에 엔진과 바퀴를 단것으로 생각하면 이해가 쉽다.

 

 

 

초경량 항공기란 기체중량이 225Kg이하인 비행기를 지칭한다

그러나 최고속도 150Km까지 날수 있고 안정성 또한 뛰어나다

이는 비행도중에 엔진이 꺼져도 행글라이딩처럼 자유롭게 무동력으로 비행을 할 수 있기 때문이다 초보자가 이 초경량 항공기를 배울려면 조종기술은 사람에 따라 다르겠지만 약 30시간 정도이고 이론 10여시간과 실습을 통해서 혼자서도 자유롭게 비행할수 있다

혼자서 비행을 하기 위해서는 자격증 시험을 봐야 하는데 이는 나중에 비행기를 살때에도 필요한 것이다

왜냐하면 자격증이 없으면 비행기를 살 자격도 없으니까.. 이 초경량 항공기를 배울려면돈이 참 꽤나 들어간다 보통 비행을 위해서는 약 2백만원에서 3백만원선이다 우리나라는 아직 휴전중이어서 항공스포츠가 그리 발달하지는 않았다

그러나 레포츠가 젊은층에 급속도로 번지면서 인기종목중의 하나가 새처럼 자유롭게 날고픈 항공레포츠이다

우리나라는 충남 몽산포 해수욕장과 경기도 안산 반월공단, 전북고창 경기도 양평등이 전문적인 초경량항공기 비행구역이다 그러나 기타 다른곳에서도 비행을 하기 위해서는 관할 담당부처에 신고를 하고 허가를 득해야 한다

 

 

울트라 라이트 비행기에 관한 많은 질문중에 하나는 울트라 라이트와 경비행기는 어떻게 다른 것인가이다

경비행기에 비교하면 울트라라이트는 중량이 가볍고
▶ 엔진출력이 작으며
▶ 속도가 느리고
▶ 무동력 활공거리가 짧으며
▶ 활공각도가 가파르고
▶ 기상조건에 민감하고
▶소음이 크고
▶ 기체강도가 약한편이고
▶ 안정성이 부족하며
▶ 조종자의 수정 조작이 많이 요구된다

또한 가격이 저렴하고 따라서 운영유지비 또한 경제적이다 그리고 단거리 이착륙이 가능하여 소규모 비행장에서 운용이 가능하다 그리고 저속비행성능이 좋아 지상관찰과 농약살포등에 유리하고 착륙속도도 저속이므로 이착륙훈련이 가능하며 비상착륙시에 충격이 작아 기체와 인명의 피해가 적다 그러나 기류에 민감하므로 조종자에게 전달되는 비행의 느낌이 생생하다

 

 

초경량항공기는 기체가 가볍고 말 그대로 경량화 되어있어 기류에 민감한 반응을 한다 즉 작은 바람에도 기체를 타고 조종사에게 전달되어 조종사는 아주 바쁜 손놀림이 필요하게 된다

초경량항공기는 기체의 직진성이 크게 불량하여 경비행기에 비해 바쁘게 페달수정을 할수 있어야 한다

초경량항공기는 부날개의 두께와 크기에 비해 꼬리날개의 붙어 있는 거리가 충분하지 못하고 게다가 엔진이 조종석 뒤에 있는 경우는 추력선의 안정성이 부족하므로 무척 잦고 많은 리더의 수정조작이 필요하다

경비행기는 뱅크에 들어갈 때 양날개에 생기는 양력과 항력의 차이로 높은 날개가 뒤로 밀리는 ADVERSE YAW현상을 중화시켜 주는 설계장치가 있지만 가능한 경량화를 추구하는 초경기는 단순구조로 제작되었기 때문에 이같은 모순된 이차 반응을 스스로 처리할수 있는 기능이 없으므로 기성 조종사들을 크게 당황하게 만든다

이것또한 민감한 RUDDER의 사용능력을 요구한다 10분내지 20분의 수평비행으로 어지간히 기체성격을 파악하게 되지만 속도가 워낙 저속이어서 웬만큼 조종간과 페달을 조작해도 그 반응이 느리게 오는 것이 여간 어색하지 않을 것이다

기체가 가볍게 게다가 날개가 대단히 두텁고 커서 무동력 활공을 아주 멀리 잘 할수 있을 것으로 기대하는데 동력을 좀 줄여주면 즉시 속도가 떨어지기 시작한다

총 중량에 비해 날개가 크고 따라서 항력 또한 크므로 엔진의 추력을 줄일 경우 기수를 크게 낮추어주지 않으면 즉각 실속에 들어갈 만큼 속도가 급격히 저하된다 그러나 이러한 단점 때문에 수많은 조종사들을 처음엔 겁을 먹지만 차차 초경량항공기의 매력에 빠져들게 된다

 

 

비행기의 롤링과 상승과 하강의 원리를 배웠다 이제 비행기의 좌측 또는 우측의 방향전환은 어떠한 조작에 의해 움직이는가 이 움직임 또한 날개의 역할에서 나온다 비행기의 수평꼬리 날개외에 수직날개가 있다 이 날개는 비행기의 직진성향을주는 날개이지만 뒷전의 역할에 따라 좌우로 방향전환을 한다

수평꼬리날개와 마찬가지로 수직꼬리날개는 좌우로 변화하는데 이 작동은 비행체의 페달에 의해 움직여진다

페달을 밟고 있는 두발중 어느 한발을 밟으면 비행체는 페달을 밟는 쪽으로 방향을 전환한다 그것은 뒤 꼬리날개중 수직꼬리 날개에 위치한 뒷전이 움직여 공기의 저항세기를 변화시키는 것인데 오른쪽 페달을 밟았다고 가정하자

그러면 비행체는 우측으로 방향전환을 하는데 뒤의 꼬리날개는 우측으로 꺽여있음을 알수 있다 이는 직진성향을 주는 수직꼬리 날개가 우측으로 꺽여져 우측으로 지나가는 바람의 저항을 강하게 받는 것이다

그러면 저항을 약하게 받는 좌측으로 꼬리가 미끄러지면서 비행체의 앞부분이 우측으로 돌아가게 된다 그러한 원리로 인해 비행체는 방향전환을 한다

이것을 다시 물로 예를들어 설명하자면 이글을 읽는 유저들께서는 래프팅을 해본적이 있는가 꼭 해보지 않았어도 이해가 되리라 믿는다 이러한 실험을 물에서 안전하게 할 수 있다 물과 공기와 무슨 관계가 있냐고 묻지만 사실은 상당한 관계(?)가 있다 무슨관계냐고요 ? 이루어질수없는 관계다 왜 ?

잔잔한 물위에서 배를 한척 띄워놓고 방향전환을 해보자 물론 혼자서도 충분히 할수 있는 실험이다 양쪽에 노를 가지고 힘차게 저어보자 똑같은 힘으로 노를 저으면 배는 곧장 앞으로 나아간다 그러다가 오른쪽 노를 물속에다 집어넣어보자 어떻게 되는가 배는 오른쪽으로 방향을 틀 것이다 그것은 노가 물속에 들어가 물의 저항을 주기 때문이다

바꿔서 비행체가 직진으로 하늘을 날고 있다 뒤 수직 꼬리날개의 뒷전을 오른쪽으로 꺽어보자 그러면 비행기는 오른쪽으로 방향을 튼다 오른쪽으로 꺽어 공기의 저항을 왼쪽보다 많이 받게 하는것과 배를 보았을 때 오른쪽에 노를물에 담그면 왼쪽보다 물의 저항을 많이 받게 하여 배가 오른쪽으로 움직이는 이치와 같다 이상 땡

 

 

패러글라이딩이나 행글라이딩 그리고 초경량 항공기와 같이 하늘을 나는 배행체는 각각 양력 항력 추력 무게의 네가지 힘이 작용된다

양력(Life)은 대부분 항공기의 날개에서 얻어지게 되며 비행방향에 대해 수직적으로 작용한다 그러나 항력은 항공기의 모든부분에서 작용을 받게되며 비행기의반대방향으로 생긴다

또한 추진력은 항공기의 동력장치로부터 얻어지게 되는데 공기의 흐름을 이용한 무동력 즉 패러글라이더와 행글라이더 그리고 무동력 초경량항공기는 제외한다

그리고 마지막 힘인 무게는 배행체의 중심에 작용하게 된다 이러한 각각의 무게들이 골고루펴져 양력(뜨는힘)과 무게(비행체의 무게)가 같고 추진력(앞으로 나가려는 힘)과 항력(비행체의 공기저항이라 할수있다)이 일정하면 비행체는 수평직선비행을 할수있다

이러한 기준으로 볼 때 엔진의 힘을 좋게하면 추진력이 항력보다 커져 비행기는 속도가 빨라지게되고 반대로 엔진의 힘을 약하게 하면 항력이 커져 비행체의 속도는 늦어지게 된다

이 상황에 생기는 것이 무게와 양력을 발생시키는 요인이 된다 비행체를 수평으로 아무조작없이 놓고 보았을 때 속도가 떨어지면서 비행체도 하강을 한다 물론 비행체를 어떻게 조작하느냐에 따라 속도가 떨어진다하더라도 고도가 내려가지 않는 경우도있다

그것은 공기의 흐름등을 적절히 이용한 방법주의 하나이고 지금은 그러한 것들을 제외하고 단순히 비행체에 작용하는 네가지 힘중 양력과 무게에 관한 것을 설명하기 위함이다

추진력을 얻어 속도가 빨라지면 양력은 무게의 힘보다 크게 작용해 비행체는 상승을 하지만 추진력이 무게의 힘보다 약하면 비행체는 고도가 낮아지게 된다 그것은 양력이 무게의 힘보다 약하다는 증거이다

이러한 네가지 힘의 원리를 이용하여 비행체가 뜨고 내리며 기타 공기의 흐름과 비행체의 적절한 기능으로 인해 상황에 맞는 조작법으로 새와 같이 하늘을 맘껏 날수가 있다

 

 

날개는 비행체의 무게를 공기가 누르고 있는 힘보다 가볍게 저항을 받아 날게하는 역할을 하는데 그 역할 이외에 많은 기능을 한다

앞날개의 기능에 대해서 알아보았지만 여기선 뒷날개에 대해 알아보자 뒷날개에는 수평날개와 수직날개가 있다

우선 수평날개는 결론부터 말하자면 비행체를 올리고 내리는데 주역할을 한다 즉 핸들을 앞으로 기울이면 뒷날개의 뒷전이 밑으로 내려와 아랫부분에 저항을 받게된다

그러면 저항이 커진 밑에 부분이 바람의 저항 때문에 위로 올리려는 힘이붙고 윗부분에는 와류가 발생되어 밀도가 약해진다

와류란 공기를 물로 바꿔 설명하자면 물거품이라고 예를 들면 이해가 빠르겠다 그러므로 밑에서 밀어올리는 힘보다 위에서 내리누르는 힘이 약하기 때문에 꼬리가 비행기의 앞부분보다 올라가게 된다

그러면 비행기는 하강을 시도하게된다 그러나 반대로 핸들을 위로 올리면 그 반대의 현상으로 비행기의 꼬리부분이 내려가 그 현상에 의해 비행체의 앞부분이 올라가게 된다 다시 말해서 꼬리날개의 뒷전은 비행기가 올라가고자 할 때 위로 향하게 되고 아래로 내려가고자 할 때 아래로 내려진다

 

 

양력은 비행체에 있어서 주로 날개에 의해 발생되는데 날개를 중심으로 이야기 해보자 날개의 밑으로 흐르는 공기의 무게보다는 위로 흐르는 공기의 무게가 약해 배행체는 뜨게된다

즉, 공기는 공기가 비행체의 날개를 가르고 지날 경우 날개의 위로 흐르는 공기와 아래로 흐르는 공기는 날개의 끝 지점에서 다시 만나게 되는데 이해를 돕기 위해선 날개의 윗부분이 아랫부분보다 상대적으로 길다 그것은 공기가 같은 시간내에 같은 거리를 가야하기 때문에 상대적으로 긴 날개윗부분을 지날땐 그쪽 공기의 흐름이 빨라지게 된다

그러면 공기의 압력이 줄어드는데 그 원리를 이용하여 비행체가 뜨게된다 이 원리를 밝힌 것이 '베느루이의 정리'이다

어려서 배웠지만 우리가 살고 있는 지상은 공기가 누르고 있는 무게가 코끼리 8마리(자세히는 모르겠다)가 누르고 있는 힘과 같다고 하지 않는가

그런 것을 생각할 때 날개의 밑에는 코끼리 8마리가 받치고 있고 위에는 코끼리 6마리가 받치는 힘이 있다면 당연히 8마리의 힘에 눌려 6마리는 밀려나게 된다 그것이 날개를 위로 올라가게 하는 힘이 되는 것이다

공기의 흐름이 빨라지면 압력은 낮아지고 공기의 흐름이 낮으면 압력이 빨라진다

그 원리를 이해하기 위해 실험을 하나 하자 A4용지 두장을 손으로 잡고 그 사이의 공간을 두게 하자 A4용지의 사이가 넓을수록 더욱더 확실한 효과를 볼수 있는데 그런후 입으로 A4용지 두사이의 공간에다 입으로 '후'하고 센바람을 불어보자 어떻게 되는가 ?

종이 두장이 서로 달라붙는다

그러면 이 두장이 입으로 부는 순간 자력의 힘을 가졌단 말인가 그것이 아니고 위에 이야기한대로 공기의 흐름이 빠른곳에서는 공기의 압력이 낮아져 그 종이들이 밀렸기 때문이다 다시 설명하자면 종이 두장을 들고 있을때는 종이 외곽쪽에서미는 힘과 안쪽에서 미는 힘이 일치하여 사이의 공간을 만들고 있었다

그러나 물리적인 힘으로 입으로'후'하고 센바람을 부는 순간 그 사이에 빠른 공기가 지나갔으므로 속도가 상대적으로 느린 아니 공기의 흐름이 전혀 없는 종이의 바깥쪽 보다는 공기의 압력이 낮아진 것이다

그래서 압력이 높은곳에서 낮은곳으로 종이는 이동을 한 것이다 이 원리 공기의 흐름을 이용하여 양력을 발생시킴으로써 비행체를 뜨게하는 것이다