무선헬기의 오토로테이션 (Auto Rotation) 이란?

헬기를 날리다보면 오토로테이션이라는 말을 자주 듣게 되는데 오토로테이션이란 무엇일까요?

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오토로테이션이란 헬리콥터의 비상안전 착륙장치 중의 하나로 메인로터의 자동회전 기능을 말합니다.

전동헬기의 모터나 엔진헬기의 엔진이 정지했을때나,  

테일쪽의 작동이 원할히 되지 않을 경우에 비상착륙을 주목적으로 사용하게 됩니다.  

오토로테이션에는 자동풍차원리 라는 것을 이용하게 되는데,

자동풍차원리는 간단히 풍차가 돌아가는 것을 상상하면 쉽게 생각해 볼 수 있습니다.

동력이 없는 상태에서 헬기의 회전을 유도하기 위해서는 메인로터의 컬렉티브 피치(Collective Picth) 를 음의 각도로 만들어 주면, 헬기가 추락(하강) 하면서 자동풍차운동(Auto Rotation) 을 하게 됩니다.

이때 메인로터의 각도는 대략 음의 각도로 5도 정도를 유지하면 원할히 자동풍차운동이 발생합니다.

오토로테이션에 의한 착륙원리는,

이러한 자동풍차운동(Auto Rotation) 에 의해 발생시킨 회전력을 헬기가 지면에 가까와 졌을때 메인로터의 각도를 양의 각도로 바꾸어 줌으로써 양력을 발생시켜 착륙하는 원리입니다.

관성질량을 갖고 회전하는 물체는 동력이 없는 상태라도 그 돌아가고 있는 관성에 의해서 바로 정지하지 못하고 그 질량에 의해 일정시간 회전을 하게 되는데,

자동풍차운동에 의해 발생한 메인로터의 회전력은 동력이 없더라도 그 관성에 의해 일정속도 이상으로 돌아가게 됩니다.

오토로테이션의 원할한 구현을 위해서는 기체의 하강률 및 기체의 중량, 날개의 형상, 면적, 반경, 크기, 밀도비, 중량 및 요소이론 등등이 고려되어야 하는데,
메인로터나 헬기의 구조가 공기역학적으로 최상의 풍차효율을 발휘할 수 있도록 설계하게 됩니다.

이렇게 최상의 풍차효율을 발휘하도록 설계를 한 상태에서도 기체 동력전달부분의 마찰이나 테일구동 등에 의해 자동풍차운동은 제동이 걸리게 됩니다.

모터나 엔진이 정지하면 메인로터로의 동력공급이 끊기면서 반동 토크도 발생하지 않게 되는데,
이 경우 조종사는 테일피치(Tail Pitch) 값을 0도 가깝게 맞추어 주어서 테일의 각도가 있음으로 인한 꼬리의 회전력을 없앰으로써, 안정적인 오토로테이션을 유도하여 활공을 하게 해 주어야 합니다.

헬기의 오토로테이션을 유도하며 비상착륙 지점을 확인하고 목표지점에 근접하면 컬렉티브 피치를 음의 각도에서 양의 각도로 조종하여 양력을 만들어 줍니다.

이때 메인로터의 회전수는 양각에 따른 공기의 저항으로 급격하게 감소되지만, 헬리콥터는 지면에 안전하게 착지합니다.

헬기 제조사는 이러한 오토로테이션의 기동 성능을 높이기 위한 기능적 설계로 원웨이 클러치 장치나 테일로터 구동제한, 구동부분 간소화 등등의 다양한 노력을 시도하며 설계에 반영하게 됩니다.

고난이도의 곡예 오토로테이션 기동을 위해서는 테일을 구동시킬 수도 있지만,

오토로테이션 기동 중 과도한 피치의 변화나 테일 피치 사용은 메인로터의 회전속도를 급속히 감소시켜 헬기를 추락시킬 수도 있으므로,  되도록이면 메인로터의 피치 변화는 적게 주고 테일피치 사용 또한 자제하시는 것이 좋습니다.

오토로테이션 한번 해 보실래요? ^^

집필 : 엑스캅터 (www.xcopter.com)

[출처] 무선헬기의 오토로테이션 (Auto Rotation) 이란?|작성자 엑스캅터