(8) Center of Gravity(CG) and Mean Aerodynamic Chord(MAC)

Center of Gravity(CG) and Mean Aerodynamic Chord(MAC)

 

Center of Gravity(CG)

 

무게의 양 뿐만 아니라 무게의 분배도 고려되어야 한다. 항공기 장비가 변경되었다면 장비를 변경한 사람은 equipment list에 다음 사항들을 항공기 정비 기록에 기재해야 한다: 추가∙제거∙재배치 된 항목, 변경 날짜, 그리고 본인의 이름 및 자격증 번호.

 

비행기의 CG는 nose-heavy(-) moment와 tail-heavy(+) moment가 정확히 같은 가상의 지점이다. CG에서 항공기를 줄로 매달게 되면 nose up이나 nose down 하려는 경향을 보이지 않는다. 물건들이 적재된 항공기의 CG는 특정 한계 이내에서 앞뒤로 배치될 수 있으며 이러한 한계는 형식 증명을 위한 시험 비행 도중 결정된다. 이 범위가 바로 FAA에서 요구하는 성능 및 비행 특성이 충족되는 전방 한계와 후방 한계이다.

 

특정 항공기의 한계를 벗어난 CG는 항공기를 제어하는 조종사 능력을 크게 손상시킨다. 예를 들어 nose-heavy aircraft로는 이륙과 상승이 어려우며 조종사가 throttle을 줄였을 때 기수가 떨어지려는 경향이 있다. 또한 안전하게 착륙하기 위해선 더 높은 속도가 필요하다. tail-heavy aircraft로는 저속에서 실속에 빠지기 쉬우며 이는 착륙 접근 도중 문제가 된다.

 

소형 비행기의 경우 CG는 datum으로부터의 거리(인치)를 통해 식별된다. CG range도 같은 방법으로 식별된다. 대형 비행기(private business jets에서 large jumbo jets까지)의 경우에는 CG와 CG range가 보통 날개폭과 관련하여 식별된다.

 

Mean Aerodynamic Chord(MAC)

 

비행기에서 날개폭(앞전과 뒷전 사이의 직선거리)은 시위선이라 불린다. 날개의 앞전과 뒷전이 평행하다면 시위선은 날개 길이를 따라 모든 지점에서 동일하다. 테이퍼 날개의 시위선 평균 길이(MAC)는 정의하기가 더 복잡하다. MAC이란 실제 에어포일과 동일한 공기역학적 특성을 갖는 가상의 에어포일 시위선을 의미한다. [그림 3-16] 이는 날개 평면의 지리적 중심에 그려진 시위선이라 생각될 수도 있다.

weight and balance 계산을 위해 MAC이 필요한 경우에는 해당 정보가 항공기의 TCDS에 나열된다. MAC은 제조업체에 의해 설정되며 LEMAC(leading edge MAC)와 TEMAC(trailing edge MAC)이 datum으로부터의 거리(인치 단위)로 규정된다. [그림 3-16] CG와 다양한 한계들은 % MAC으로 표시된다. % MAC을 datum과 연관시키기 위해 모든 weight and balance 정보는 다음 두 가지 항목을 포함한다: MAC의 길이(인치 단위), 그리고 LEMAC의 위치(datum으로부터의 인치 단위 거리). 대부분의 소형 항공기 제조업체들은 CG range를 datum으로부터의 거리(인치 단위)로 나타내는 반면 운송용 항공기 제조업체들은 % MAC으로 나타낸다.

 

CG와 공기역학적 양력 중심의 상대적 위치는 비행 특성에 중요한 영향을 미친다. 따라서 CG를 날개 시위선과 연관시키는 것은 설계 및 운영 관점에서 편리하다. 보통 CG가 평균 시위선의 25% 지점 근처에 위치한다면 항공기는 만족스러운 비행 특성을 가진다. 이는 CG가 LEMAC과 TEMAC 거리의 1/4 지점에 위치함을 의미한다. 이러한 위치는 대부분의 에어포일에 대해 CG를 공기역학적 중심 앞에 배치한다.

 

MAC은 station 144 ~ 206까지이고 CG는 station 161에 위치한다. [그림 3-17]

MAC = TEMAC – LEMAC

MAC = 206＂ - 144＂

MAC = 62＂

 

% MAC을 찾기 위해 먼저 LEMAC으로부터의 CG 거리를 결정한다.

 

CG – LEMAC = Distance from LEMAC

161＂ - 144＂ = 17＂

 

% MAC으로 표시된 CG는 그림 3-18의 공식을 통해 결정된다.

비행기의 CG는 27.4% MAC에 위치한다.

 

% MAC으로 표시된 CG를 통해 datum으로부터의 CG 거리(인치 단위)를 결정해야하는 경우도 있다. 그림 3-19의 공식을 통해 datum으로부터의 CG를 결정한다.

이 비행기의 CG는 datum으로부터 160.9 인치 후방에 위치한다. 세로 안정성을 위해 CG가 날개 양력 중심의 앞에 위치하는 것이 중요하다. 양력 중심은 % MAC으로 표시되므로 CG 또한 % MAC으로 표시된다.