[비행동역학] Stick-free와 Stick-fixed static stability의 차이

비행동역학을 공부할 때

Stick-free static stability와 Stick-fixed static stability를 구분할 필요가 있다. (각각 줄여서 stick-free, static fixed라고 쓰겠다) 일반적으로 수업 자료에서 배우는 stick-fixed이지만 간혹 stick-fixed, stick-free stability임을 언급하는 논문이 있었고 이에 대한 이해도 필요하다고 느꼈다.

 

여기서 말하는 stick은 조종하는 부분을 말하는데, control surface의 각도가 특정한 각도로 고정된 경우를 stick-fixed라고 한다.

예를 들면 elevator가 특정 각도만큼 바뀐 상태에서 stability를 분석하게 된다. 이 때 deflection angle은 조종사가 결정하는 것이다. (자동조종시스템이 아니라면)

 

현대 비행기의 경우에는 음속 가까이 날도록 설계가 되어있고 이 경우에는 유압에 의한 power control을 사용하므로 이런 비행기에서는 stick-fixed static stability를 분석하는 것이 적절하다고 나와있다. (Ref [1])

 

그렇다면 stick-free는 어떤 경우인가?

참고문헌의 설명에 따르면 1940년대 이전에 초창기 비행기(현대의 경비행기 정도)는 control surface에 일정한 각도를 주려면 사람이 직접 계속 힘을 주고 있어야했다. 이는 조종을 힘들게 만들기 때문에 예전에는 control stick을 자유롭게 내버려두었다. (steady level flight일 때)

따라서 이 경우에는 elevator가 꼬리 부분의 양력과 모멘트에 영향을 받아 자유롭게 움직일 수 있게 되었다.

이 때 받는 moment를 elevator hinge moment라고 하고 이 모멘트가 0이 되는 방향으로 elevator의 각도가 자유롭게 변형된다.

따라서 이러한 성질을 고려하여 stick-free static stability 분석은 stick-fixed와 차이를 갖게 된다.

현대의 일반적인 항공기는 stick-fixed이기 때문에 대부분의 책에서는 특별히 stick-fixed라는 언급없이 분석을 진행하는 것으로 보인다.

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detail한 차이는 나중에 정리하도록 한다.

 

Stick-fixed static stability analysis

Stick-free static stability analysis

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참고문헌

[1] Introduction to flight