기타공학/비행기2016. 10. 28. 00:30


왜 헬리콥터는 여러 개의 블레이드가 달린 로터를 사용할까



잠시 쉬어가는 포스팅입니다. 



헬리콥터에는 비행을 위해 대형 프로펠러, 메인로터가 달려 있습니다. 다양한 기체에 다양한 로터가 달려 있는데요. 그럼 헬리콥터의 메인로터의 날개는 총 몇 개일까요?



http://www.freeimageslive.co.uk/




정답은 2개에서 8개 사이 입니다. 



주로 4엽이 많이 사용되는데요. 2엽과 3엽은 구형 모델에서, 5엽,6엽은 일부 특수 모델에서 많이 발견되지요. 러시아 밀 설계국의 Mi-26은 세계 최대의 헬기 답게 가장 많은 8엽이 달려 있습니다.



2엽 : UH-1, AH-1


3엽 : CH-46, CH-47, SA 319 Alouette III, Ka-50


4엽 : AH-64, UH-60, 수리온, 링스


5엽 : Mi-28 , MD500, AW101 멀린, RAH-66


6엽 : CH-53


8엽 : Mi-26






UH-1 휴이 / en.avia.pro


Ah-1 코브라 / www.pinterest.com




로터 개수별 유명한 헬기를 추려 보면, 우선 2엽은 국군에서 마르고 닳도록 사용중인 UH-1 휴이, AH-1 코브라가 대표적입니다. 



이들 헬기는 점차 UH-60 블랙호크, 수리온, 그리고 AH-64 아파치로 대체되고 있지요. (공교롭게 후속 기종들은 모두 4엽을 가지고 있습니다. )



CH-47 치누크 / au.pinterest.com


CH-46 씨나이트 / en.wikipedia.org/wiki/Boeing_Vertol_CH-46_Sea_Knight



3엽의 경우는 다소 특이한데, 역시 국군이 애용중인 CH-47치누크가 로터당 3개의 블레이드를 가집니다. 텐덤 방식의 자매기체인 CH-46 시나이트도 유사한 형상을 하고 있지요. 



KA-50 호컴/ commons.wikimedia.org


SA319 알루엣 III / www.airwar.ru




러시아의 KA-50/52 역시 로터 블레이드가 3+3 개인데요. 동축반전을 채택하여 이채로운 형상을 갖습니다. 그러고 보니 오래 전에 퇴역한 해군의 SA319 알루엣 III도 3엽이로군요.



AW101 멀린 / www.airwar.ru


RAH-66 코만치/mars555.snimka.bg


Mi-28 하보크 / thaimilitaryandasianregion.wordpress.com


MD500 디펜더 /www.mdhelicopters.com




5엽 블레이드는 AW101 멀린, RAH-66이 채택하고 있습니다. 러시아의 Mi-28도 5엽이고, 특이하게 소형 헬기인 MD500도 블레이드를 다섯 개 가지고 있고요.




CH-53 슈퍼스탤리온 /www.scoop.it


Mi-26 헤일로 / en.wikipedia.org




6엽과 8엽은 각각 한 모델이 있습니다. 서방 최대의 헬리콥터인 CH-53 슈퍼스탤리온이 여섯 개의 날개를, Mi-26는 덩치에 걸맞게 여덟 개의 날개를 가지고 있습니다. 날개 수가 많을 뿐만 아니라, 각 블레이드의 길이도 어마어마하지요, 여러모로 덩치 값을 하는 헬기들입니다.



여기서 한가지 의문이 생깁니다. 왜 헬기에 따라 각각 다른 로터 수를 가지게 되는 걸까요?




sputniknews.com




로터가 많으면 회전 반경 내의 로터 면적이 넓어집니다. 같은 회전 수에 더 많은 양력을 얻을 수 있습니다.



 어떤 속도를 내기 위해 2엽이 10회전이 필요하다면, 4엽은 5회전만 하면 됩니다. 기민하면서 더 조용하게 이동할 수 있습니다. (아시죠? 이해를 위한 단순 비교입니다.) 



하지만 로터 수가 많다는 건 더 무겁다는 소리도 됩니다. 그에 걸맞는 엔진이 달려야만 최적의 성능을 낼 수 있지요.



주로 큰 출력을 요하는 대형 핼기들의 블레이드 수가 많은 경향을 보이는 것도 이 때문입니다.



www.pinterest.com




여기에 조금 더 덧붙이면, 



블레이드 수가 늘어날수록 허브의 구성이 복잡해집니다. 로터의 날개는 가변피치가 적용되어 있는데요. 날개의 각도를 바꾸려면 기계적인 장치가 추가로 더 들어갈 수 밖에 없지요. 



늘어난 블레이드 수 만큼 폭과 무게를 줄이기 위해 복합 소재를 사용하고. 가변피치에, 해상형의 경우 접힐 수 있는 구조까지 가져야 합니다. 



www.acclaimimages.com




수리온 개발 당시에도 이 로터 개발에 상당히 애를 먹었다고 알려지는데요. 



별 거 아닌 것 같이 보여도, 다엽 로터는 만들기 힘든 핵심 부품인 셈입니다.






Posted by 위저드아이언 wizard_IRON

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  1. Sopp

    로터 갯수는 헬기의 최고속도와도 어느정도 연관이 있습니다.

    UH-60 이 로터직경이 대략 15미터 정도 되는데 1분에 260회 회전합니다.
    이걸 속도로 바꾸면 로터의 가장 끝 부분은 시속 750 킬로미터 정도로 회전하죠.
    공기중에서 음속이 대략 1,200km/h 이니 음속에 다다르기 까지 어느정도 여유를 두고 대략 300~400km정도의 여유가 생기게 됩니다.

    회전날개가 회전하는 동안 헬기가 전방으로 이동하면 로터의 좌우 공기흐름이 헬기의 속도만큼 더해지거나 줄어드는데, 더해지는 쪽의 속도가 음속에 근접하게 되면 음속장벽으로 인해 진동이 발생하게 됩니다.

    따라서 헬기의 최고속도는 회전날개의 진동이 생기지 않는 속도로 정해지게 됩니다.
    로터 갯수가 많을 수록 로터 rpm을 낮출 수 있고 rpm이 낮을 수록 헬기를 고속으로 날리는게 가능해지는 거죠.

    물론 이것도 회전날개의 갯수를 결정하는 데 필요한 일부 고려사항일 뿐이지만요.

    2016.10.28 09:23 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 아하, 헬기 최고속도가 300km를 넘기가 어려운 이유가 여기에 있었군요.

      틸트로터인 오스프리가 정말 물건이 맞긴 맞나 봅니다...

      2016.10.28 12:15 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  2. qwerty

    아래에서 두번째 잘 보니 트랜스포머 1편에 나왔던 디셉티콘이 확실한거 같네요.

    역시 헬리콥터고 큰게 아름다운거군요?

    저도 크고 아름답고싶은데....ㅠㅠ

    2016.10.28 10:56 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  3. wheelnut

    헬리콥터 공학을 들으면 많이 듣는 전제중 하나가 '로터의 개수가 무한하다면...'입니다.
    이론적으로 로터의 개수를 무한이 많이 두고 이상적인 상황에서 계산하기 편하게 조건을 두고 계산을 합니다. (그리고 극악무도의 계산이 시작됩니다...)
    사실 로터가 많을 수록 기기 자체로는 이상적으로 가까워 집니다. 하지만 무한정 많기에는 현실적으로 정비성, 가격, 효율, 항력, 등 현실에 부딪히는 어려움이 많습니다.
    그래서 로터가 기종마다 이상적인 날개수가 있지 않나 생각됩니다..

    2016.10.30 23:38 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]