[비행이론] Adversw Yaw에 대해 알아보기

역요(Adversw Yaw)는 항공기가 선회(Roll)할 때 기수(기체의 앞부분)가 회전 방향과 반대 방향으로 틀어지는 현상을 말합니다. 쉽게 말해, 항공기가 좌측으로 Rolling 한다면 기수가 오른쪽으로 Yawing하려는 경향을 보이는 것을 말합니다. 조종사가 공중에서 이를 대처하는 유일한 방법은 Yawing 반대 방향으로 러더를 차주는 것입니다. 항공 학교에서 교관들이 선회할 때 Ball-Center를 맞추라고 소리치는 이유가 여기에 있습니다.

왜 발생할까?

Aileron은 항공기 양쪽 날개 끝에 장착된 조종면입니다. 에일러론을 움직이면 한쪽 날개의 양력이 증가하고 동시에 반대쪽 날개의 양력이 감소하면서 항공기가 선회하게 됩니다.

 

에일러론을 사용해 우측으로 선회한다고 가정해봅시다. 좌측 날개의 에일러론은 내려가고 우측 날개의 에일러론은 올라갑니다. 이렇게 되면 좌측 날개는 양력이 증가하는 반면, 우측 날개의 양력은 감소하게 됩니다.

 

양력이 증가한 좌측 날개는 AOA가 증가하게 되고 동시에 "항력"도 크게 증가하게 됩니다. 반대로 양력이 감소한 우측 날개는 AOA가 감소함에 따라 비교적 항력이 감소하게 됩니다.

 

이제 항력이 더 큰 좌측 날개가 항공기의 진행을 방해하게 되면서 항공기의 기수를 좌측으로 뒤틀게 만듭니다. 이로 인해 항공기는 우측으로 선회하려고 하지만 기수는 반대 방향인 좌측으로 Yawing 하려는 Adversw Yaw가 최종적으로 발생하게 됩니다.

 

대처 방법

조종사는 간단하게 Adversw Yaw를 상쇄시킬 수 있습니다. 가장 대표적인 방법으로는 RUdder를 사용하는 것입니다. 우측으로 선회할 때 기수가 좌측으로 Yawing 하려는 것을 막기 위해 오른쪽 러더를 차주어 기수를 중앙으로 맞춰주는 것입니다.

 

기수가 중앙인지는 Ball & Slip Indicator가 볼-센터로 위치해 있는지로 판별할 수 있습니다. 자가용 과정을 진행하는 초기 학생 조종사들이 교관에게 혼나는 이유 중 하나가 Ball-Center를 못 맞추어 선회할 떄 고도 유지를 못한다는 문제가 발생한다는 것입니다.

 

항공기에 장착된 Turn Cordinator 계기

좌측으로 선회 중에 볼 센터를 맞추는 장면

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. PHAK 6-3

 

역요 현상은 낮은 대기 속도, 긴 날개 길이일수록 더욱 두드러집니다. 제어 표면의 공기 역학적 압력이 낮기 때문에 항공기를 효과적으로 조종하려면 더 큰 제어 입력이 필요하기 때문입니다. 결과적으로 역요의 증가를 초래합니다.

 

낮은 속도에서의 압력이 감소한다는 것은 항공기의 속도가 감소하면 공기의 밀도가 감소하여 제어 표면에 가해지는 압력이 줄어드는 것을 말합니다. 이때 제어 표면이 받는 힘이 약해져 같은 조작을 해도 효과가 줄어드니 더 큰 조작을 해야 된단 뜻이지요.

 

예를 들어, 항공기가 150Kts로 비행 중입니다. 오른쪽으로 선회하려면 오른쪽 에일러론 5°만 올리고 왼쪽 에일러론 5°만 내리면 충분히 회전할 수 있습니다. 이는 높은 속도로 에일러론에 큰 공기 역학적 압력이 작용하기 떄문입니다.

 

반대로 항공기가 70Kts로 비행 중이라 친다면 아까와 같은 양으로 오른쪽으로 선회하기 위해선 오른쪽 에일러론 10°를 올리고 왼쪽 에일러론 10°를 내려줘야 할 수도 있습니다. 이는 낮은 속도로 인해 에일러론에 작용하는 공기 역학적 압력이 낮아져 더 큰 각도로 에일러론을 움직여야 충분한 양력 차이를 만들 수 있기 때문입니다.

 

결론

Adversw Yaw는 항공기 조종 중에 발생할 수 있는 아주 자연스러운 현상입니다. 유체 속을 날아다니는 항공기가 역요가 없을 수 없다는 것이죠. 특히 방향을 바꿀 때 주의하셔야 합니다. 이를 이해하고 적절하게 조정하는 방법을 배우는 것은 안전한 비행을 위해 필수적이며 선회 시, 러더 사용을 꼭 잊지 말아주어야 합니다.

 

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