헬리콥터의 종류

헬리콥터는 기본적으로 메인로터(main rotor)와 테일로터(tail rotor)로 구성되어있다.  항공기에 작용하는 역학적인 힘을 어떤 방식으로 해소하는지에 따라 다양한 형태로 발전해나갔다.

1. 단일로터 헬리콥터

핼리콥터라고 하면 일반적인 인식으로 단일로터 헬리콥터를 의미할 것이다. 단일로터 형태는 메인로터가 헬기 동체 상부에서 회전하고, 이 때 뉴턴의 작용 반작용 원리에 따라 동체는 로터 회전 방향과 반대방향으로 회전하게된다. 이렇게 돌아가는  힘을 토큐(torque)라고 한다.

단일로터 헬리콥터, Sikolsky CH-53 Super Stalion

여기에 동체가 회전하는 것을 상쇄하기 위해 긴 꼬리를 동체 후방부위에 연결하고 거기에 회전하는 꼬리날개, 테일로터를 달아서 메인로터 회전으로 발생하는 동체의 작용 반작용 현상을 상쇄하여(anti-torque) 헬리콥터의 동체가 종축을 유지하게 해준다.

2. 동축 로터 헬리콥터

최초의 동축 로터 형태는 1859년 영국의 Henry Bright가 특허를 얻으면서 시작되었다. 이후 구소련의 Nikolai Kamov가 연구하여 오늘날의 형태로 이어져왔다.

동축 로터 시스템은 2개의 메인로터가 수직으로 한 축에 달려있고, 서로 반대 방향으로 회전하여 토크를 서로 상쇄하여 헬기 동체의 종축을 유지한다.

동축 로터 헬리콥터, Kamov

따라서 꼬리날개인 테일로터가 필요없는 형태가 된다. 테일로터를 위한 테일붐 역시 없어도 되기 때문에 동축 로터 시스템은 작은 동체를 가질수 있다.  이는 좁은 공간과 함선에서 운용하기에 유리한 점이 된다.

또한 동축 로터 시스템은 양력불균형 현상이 발생하지않으며, 테일로터가 없어서 헬기 소음도 단일로터에 비해 적다. 그리고 테일로터로 보내는 동력이 필요없기 때문에 같은 엔진이라면 더 높은 동력을 사용할 수 있다.

하지만 동축 로터 시스템은 서로 반대 방향으로 회전하는 로터 2개를 한 축에 연결해야하기 때문에 단일 로터 시스템보다 훨씬 더 복잡한 구조를 가지고 있다.

피치 체인지 링크, 드라이브 링크, 스와시 플레이트 등 다양한 조종계통 부품들을 서로 반대방향으로 회전하는 로터를 움직이기위해 한 축에서 모두 연결되어야하기 때문이다.

복잡한 기계적 구조로 인해 결함이 발생할 확률이 높고  한 개의 블레이드 진동이 다른 블레이드를 충격할 수 있는 등의 위험성을 가지고 있다.

후방에 프로펠러가 있는 동축 로터, Sikolsky S-97 Rider

동축 로터 시스템의 최근 발전 동향으로는 후미(단일 로터 시스템에서 테일로터 위치)에 전진 속도를 위한 프로펠러가 달려있어서 헬기의 이동 속도를 높이는 형태가 있다.  대표적으로 Sikolsky사의 S-97 Rider 모델이다. 이 헬기의 순항속도는 407km/h이다.

다음글에서는 또 다른 형태의 헬리콥터를 살펴보겠다.