항공기 계통 문제은행Systems

핵심 해설

내측·외측 에일러론을 모두 갖춘 대형기에서 외측 에일러론(Outboard Aileron)은 저속에서만 작동하고 고속에서는 중립에 잠깁니다. 고속에서 외측 에일러론에 걸리는 공기역학적 하중이 날개 끝을 비트는 모멘트(Torsional Moment)를 일으키기 때문입니다. 반면 내측 에일러론(Inboard Aileron)은 저속과 고속 모두에서 씁니다.

날개 끝의 외측 에일러론이 편향되면 뿌리에서 멀리(긴 모멘트 팔로) 작용하는 비틀림 모멘트가 날개 끝을 뒤틀어, 에일러론이 의도한 방향과 반대되는 롤을 유발할 수 있습니다(Aileron Reversal). 고속일수록 동압(q = ½ρV²)이 커져 이 비틀림 하중이 급격히 커지므로, 외측을 잠그고 뿌리에 가까운 내측만 써서 안전한 롤 제어를 유지합니다. 내측 에일러론은 비틀림 모멘트 팔이 짧아 날개 비틀림 효과가 작습니다.

이 설계는 Boeing 747처럼 날개가 큰 대형 운송기에서 전형적으로 볼 수 있습니다. 고속에서는 내측 에일러론과 Spoileron(롤 보조 스포일러)을 조합해 롤을 제어하고, 저속(플랩 전개 구간)에서는 외측 에일러론까지 함께 작동해 충분한 롤 권한을 확보합니다. 외측을 저속에서만 쓰는 것은 '저속에서 더 잘 들어서'가 아니라 '고속에서 쓰면 날개 비틀림이 위험해서'입니다.

정리하면 외측은 저속 전용, 내측은 저속·고속 겸용이며, 외측이 잠기는 것은 저속이 아니라 고속에서입니다.

선지별 분석

① 저속(플랩 전개) 구간에서는 외측 에일러론도 내측 에일러론과 함께 작동합니다. 뒷부분도 참입니다. 에일러론 편향이 날개에 거는 비틀림 하중은 동압(q = ½ρV²)에 비례하는데, 저속에서는 동압이 작아 외측 에일러론을 편향해도 날개 끝 비틀림 하중이 고속에서만큼 커지지 않습니다. 바로 이 때문에 외측 에일러론을 저속에서는 쓰고 고속에서는 잠그는 것입니다. '외측 에일러론은 날개를 비튼다'고만 외웠다면 뒷부분을 틀린 설명으로 오해하기 쉽지만, 비틀림 하중이 속도(동압)에 따라 달라진다는 점까지 알면 참임을 확인할 수 있습니다.

② 고속에서 외측 에일러론에 걸리는 하중이 날개 끝을 비틀어 Aileron Reversal을 부를 수 있어, 이를 막으려고 외측을 잠근다는 설명이 맞습니다.

③ 고속에서는 비틀림 효과가 작은 내측 에일러론과 Spoileron을 묶어 롤을 제어하는 것이 표준입니다.

④ 외측은 저속 전용, 내측은 저속·고속 겸용인데, 이 선지는 외측을 고속 전용·내측을 저속 전용으로 적어 두 에일러론의 작동 속도를 서로 맞바꿔 놓았습니다.

관련 개념: 내측/외측 에일러론, Aileron Reversal, 날개 비틀림(Wing Twist), 고속 롤 제어, Spoileron, 동압

출제 빈도: 보통 — 항공사 필기 기출에서 같은 개념을 묻는 문항이 2건 확인됩니다.

핵심 해설

Balance Tab(평형 탭)은 조종면이 움직이는 방향과 반대 방향으로 자동 편향되어 조종 하중을 덜어 주는 장치입니다. 'Balance'는 조종면에 걸리는 큰 힌지 모멘트(Hinge Moment)를 탭의 공기력으로 부분 상쇄한다는 뜻입니다. 조종간을 움직이면 조종면 움직임에 기계적으로 연동해 자동으로 반대 방향으로 편향된다는 점이 핵심이며, 바로 이 점이 조종사가 직접 설정하는 Trim Tab과 다릅니다.

조종사가 Elevator를 위로 올리려 하면 조종면에는 그 움직임에 저항하는 큰 힌지 모멘트가 걸립니다. 이때 Balance Tab은 연결 링크에 의해 자동으로 아래로 편향되고, 아래로 향한 탭에는 위쪽 공기력이 작용합니다. 탭은 힌지선에서 멀리 떨어져 있어 큰 모멘트 팔(Moment Arm)을 가지므로, 작은 면적으로도 조종면을 위로 미는 상당한 보조 모멘트를 만듭니다. 그만큼 조종사가 가해야 할 힘이 줄어듭니다. 다만 보조하는 정도라서 조종압력을 0으로 만들지는 못합니다.

탭 네 종은 편향 방향과 목적으로 나뉩니다. Trim Tab은 조종사가 직접 설정해 조종압력을 0으로 만드는 수동 장치, Balance Tab은 조종면과 반대 방향으로 자동 편향되어 하중을 덜어 주는 장치, Servo Tab은 조종사가 탭만 움직여 그 공기력으로 메인 조종면을 구동하는 장치, Anti-Servo Tab은 조종면과 같은 방향으로 편향되어 오히려 하중을 늘리는 장치입니다. 특히 Balance Tab과 Anti-Servo Tab은 편향 방향(반대 vs 같은 방향)과 목적(경감 vs 증가)이 정확히 거울상입니다.

선지별 분석

① 조종면이 움직이는 방향과 반대로 자동 편향되어 그 공기력으로 조종면을 보조하고 조종압력을 덜어 주는 것이 바로 Balance Tab의 작동 원리입니다.

② 조종사가 휠로 직접 설정해 조종력을 0으로 만드는 것은 Trim Tab의 설명입니다. Balance Tab은 조종사가 설정하는 것이 아니라 조종면 움직임에 연동해 자동 편향되며, 조종력을 0이 아니라 부분적으로 경감합니다.

③ 조종면과 '같은 방향'으로 편향되어 조종 효과를 줄이고 과조종을 막는 것은 Anti-Servo Tab의 기능입니다. Balance Tab은 '반대 방향'으로 편향되어 하중을 덜어 주므로 편향 방향과 목적이 정반대입니다.

④ 엔진 추력 비대칭을 자동 감지·보상하는 탭 장치는 존재하지 않습니다. 추력 비대칭 보상은 러더 트림이나 수직 안정판 설계 오프셋으로 이루어지지 Balance Tab의 기능이 아닙니다.

관련 개념: Balance Tab, 조종 하중 경감, 힌지 모멘트, 자동 편향, Trim Tab과의 차이, Servo Tab, Anti-Servo Tab

출제 빈도: 보통 — 항공사 필기 기출에서 같은 개념을 묻는 문항이 2건 확인됩니다.