(17) Hydraulic Systems

Hydraulic Systems

 

항공기에서는 유압이 다양하게 이용된다. 이는 항공기의 복잡성에 따라 달라진다. 예를 들어 유압 시스템은 wheel brakes, retractable landing gear, 그리고 일부 constant-speed propellers에서 종종 사용된다. 대형 비행기에서는 유압 시스템이 flight control surfaces, wing flaps, spoilers, 그리고 그 외 시스템에서 사용된다.

 

기본 유압 시스템은 reservoir, pump(hand, electric, 혹은 engine-driven), filter(용액을 청결하게 유지하는 장치), selector valve(흐름 방향을 제어하는 장치), relief valve(과도한 압력을 완화하는 장치), 그리고 actuator로 구성된다. [그림 7-36]

유압유는 시스템을 통해 actuator, 혹은 servo로 펌프 된다. servo는 그 내부에 피스톤이 있는 실린더이다. 이는 유체동력을 일(work)로 전환한다. 이는 또한 항공기 시스템, 혹은 flight control을 움직이는데 필요한 동력을 생성한다. servo는 시스템에 따라 단동(single-acting), 혹은 복동(double-acting)일 수 있다. 즉, servo의 유형에 따라 servo의 한 쪽에, 혹은 양 쪽에 유체가 적용될 수 있다. single-acting servo는 한 방향으로 동력을 공급한다. selector valve를 통해 유압유의 방향을 제어할 수 있다. 이는 유압유가 두 가지 방향으로 작동해야 하는 운영(예를 들어 landing gear를 올리고 내리는 것)에서 필요하다. 시스템 내에 과도한 오일 압력이 발생한 경우 relief valve가 시스템을 위한 출구를 제공한다. 각 시스템은 서로 다른 항공기의 개별적 조건들을 충족시키기 위하여 서로 다른 구성 요소들을 통합한다.

 

mineral-based 유압유는 small aircraft에서 가장 널리 사용되는 유형이다. 이러한 형식의 유압유는 윤활성이 우수하다. 또한 거품 억제, 그리고 부식 방지를 위한 첨가제를 포함한다. 이는 화학적으로 안정적이고, 온도에 따른 점도 변화가 거의 없으며, 식별을 위해 염색된다. 일반적으로 여러 가지 유형의 유압유가 사용되므로 제조업체가 지정한 유형을 사용해야 한다. AFM/POH, 혹은 Maintenance Manual을 참조한다.

 

Landing Gear

 

landing gear는 지면에서 항공기의 주요 지지대를 형성한다. 가장 일반적인 종류의 landing gear는 바퀴들로 구성되어 있다. 그러나 항공기는 또한 floats(수상 운영을 위한), 혹은 skis(눈 착륙을 위한)를 장비할 수 있다. [그림 7-37] small aircraft의 landing gear는 세 개의 바퀴들로 구성된다: 두 개의 main wheels(fuselage의 양 쪽에 하나씩 위치), 그리고 비행기의 전방이나 후방에 위치하는 세 번째 바퀴. 뒤쪽에 장착된 바퀴를 사용하는 landing gear를 conventional landing gear라 부른다. conventional landing gear를 갖춘 비행기를 종종 tailwheel airplanes라 부른다. 세 번째 바퀴가 기수에 위치하는 경우 이를 nosewheel이라 부른다. 그리고 이러한 설계를 tricycle gear라 부른다. steerable nosewheel(혹은 tailwheel)은 비행기가 지상에 있는 동안 제어될 수 있도록 해준다.

Tricycle Landing Gear

 

tricycle landing gear를 사용하면 세 가지 이점이 있다:

 

1. 고속으로 착륙하는 도중 브레이크를 강하게 작동하여도 nose over가 발생하지 않는다.

 

2. 이륙, 착륙, 그리고 taxi 도중 조종사의 전방 시야가 향상된다.

 

3. 지상 운영 도중 더 많은 방향 안정성을 제공하여 ground looping(swerving)을 방지하는 경향이 있다. 왜냐하면 항공기의 CG가 main wheels 앞에 있기 때문이다. 이는 비행기가 ground loop 하지 않고 일직선으로 전진하게 만든다.

 

nosewheels는 steerable nosewheels, 혹은 castering nosewheels 중 하나이다. steerable nosewheels는 cable이나 rod에 의해 rudder와 연결된다. 반면 castering nosewheels는 자유롭게 회전할 수 있다. 이 두 가지 nosewheels 모두 항공기를 조향하기 위하여 rudder pedals를 사용한다. castering nosewheel을 갖춘 비행기의 경우 조종사는 rudder pedals, 그리고 각각의 브레이크를 결합하여 사용해야 할 수 있다.

 

Tailwheel Landing Gear

 

tailwheel landing gear airplanes는 두 개의 main wheels를 가진다. 이들은 비행기의 CG(구조물의 무게 대부분을 지탱하는 지점) 전방에 부착된다. fuselage의 맨 뒤쪽에 있는 tailwheel은 세 번째 지탱 지점을 제공한다. 이러한 배열은 대형 프로펠러에게 충분한 지면 간격을 제공한다. 그리고 이는 경작되지 않은 지역에서의 운영에 훨씬 바람직하다. [그림 7-38]

CG가 main landing gear의 뒤에 위치할 경우 지상에 있는 동안 방향 제어가 어렵다. 이는 tailwheel landing gear의 주요 단점이다. 예를 들어 낮은 속도로 지상 이동 도중 항공기의 방향이 틀어졌다. 조종사에게 충분한 rudder control이 없을 수 있으며 CG는 main gear보다 앞서나가려 할 것이다. 이는 비행기의 ground loop을 유발할 수 있다.

 

지상 근처에 있을 때 전방 시야가 감소하는 것은 tailwheel landing gear airplanes의 두 번째 단점이다. 이러한 단점 때문에 tailwheel airplanes를 운영하기 위해서는 특정 훈련이 필요하다.

 

Fixed and Retractable Landing Gear

 

landing gear는 또한 fixed, 혹은 retractable로 분류될 수 있다. fixed landing gear는 항상 연장된 상태로 유지된다. 이는 단순하며 관리하기 쉽다는 장점이 있다. retractable landing gear는 순항 도중 landing gear를 구조 내에 보관함으로써 비행기를 유선형으로 만들도록 설계되었다. [그림 7-39]

Brakes

 

비행기의 브레이크는 main wheels에 위치한다. 이는 hand control, 혹은 foot pedals(발가락이나 발꿈치)로 작동한다. foot pedals는 개별적으로 작동하여 차별적 제동이 가능하다. 지상 운영 도중 차별적 제동을 통해 nosewheel/tailwheel steering을 보완할 수 있다.