인천공항이나 김포공항에 가면 여객기들을 굉장히 많이 볼 수 있다.

이 여객기들은 고정익기에 속하는데, 실제로 우리가 공항 주변에 살고 있지 않는 이상 고정익기들을 보기가 쉬운 편은 아니다.

공항에서는 거의 볼 수 없지만, 살아가면서 종종 우리에게 눈도장을 찍어주고 가는 항공기를 선택하라면 주저하지 않고 헬리콥터를 말할 것이다.

물론, 헬리콥터도 자주 볼 수 있는 것은 아니지만, 여객기와 달리 상대적으로 낮게 나는데다가 도시에서나 산에서나 종종 모습을 보이기 때문이다.

종종 모습을 보여주는 헬리콥터들에는 어떠한 것들이 있을까?

헬리콥터의 종류

헬리콥터의 종류는 여러 가지가 있지만, 그 중에서도 오늘날까지 그 실용성을 인정 받아서 쓰이고 있는 것들은 크게 4 가지로 나눌 수 있다.

1) 단일 로터

2) 동축 로터

3) 양측 로터

4) 앞뒤 로터

이것은 헬리콥터들이 토크를 상쇄하는 방법에 따라 나눈 것이다. 따라서 비슷한 모습을 하고 있더라도 설계나 특성이 다를 수 있다.

단일 로터 헬리콥터

현재 가장 많이 쓰이고 있는 형태는 단일 로터 헬리콥터(Single rotor helicopter)로 주로터 하나를 기체 위에 달고 꼬리 날개 부분에 꼬리로터를 하나 다는 형식이다.

구조가 다른 방식들에 비해서 좀 더 간단해서 조종이나 동력을 전달하는 것이 간단하다는 장점이 있지만, 꼬리부분에 달린 로터가 제자리 비행(8~10%)과 전진 비행(3~4%)에서 전체동력의 일정부분을 차지한다는 단점이 있다.

그럼에도 불구하고, 간단한 구조가 기체의 중량을 줄여주어서 사용할 수 있는 동력이 줄어든 것이 큰 문제가 되지 않는다.

꼬리 부분에는 부품들을 달아서 성능을 향상시킬 수도 있는데, 꼬리 부분의 효율 증가시킴과 동시에 소음을 감소시키고 싶을 때, 덥개형 꼬리로터(ducted tail rotor)를 쓴다.

그 외에도 수직 안정판과 수평 안정판을 다는 방법이 있는데, 수직 안정판은 전진비행을 함에 있어 꼬리로터의 동력 소모를 줄여주고 수평 안정판은 동체의 피치 안정성을 높여준다.

동축 로터 헬리콥터

동축로터 헬리콥터(Coaxial rotor helicopter)는 기체 위에 로터를 2 단으로 장착하고 있는데, 같은 축을 기준으로 서로 다른 방향으로 회전시키고, 이를 통해 토크를 상쇄한다.

설계를 할 때 로터의 직경과 회전속도는 같지 않아도 되지만 두 로터가 같은 토크를 흡수 할 수 있거야만 한다.

위의 로터를 통화한 후류에서 아래 로터가 돌아가는 구조이기 때문에, 두 개의 로터가 떨어져서 독립적으로 운용될 때보다 양력의 발생은 감소하지만 전진비행을 함에 있어서 양력의 좌우가 대칭되어 있고, 전진 속도 또한 좀 더 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.

그러나 로터의 중앙부 및 조종계통이 설계하기 어렵고 복잡해지기 때문에 중량이 커지고 효율이 떨어진다.

양측 로터 헬리콥터

양측 로터 헬리콥터(Side-by-side rotor helicopter)는 로터를 양쪽에 달고 서로 반대방향으로 회전시켜 토크를 상쇄시키는 방식이다.

개발단계에서는 다른 방식들 보다 가로세로 비(aspect ratio)가 커져서 고정익기처럼 순항효율이 상대적으로 좋기 때문에 관심을 끌었다.

그러나 양쪽의 로터의 흐름이 간섭을 일으켜서 공기흐름을 계산하기가 쉽지 않고, 이륙을 할 때 중량과 비교해 보았을 때 외형이 크게 되어서 효율이 떨어지는 등의 단점으로 인해 그리 많은 성택을 받는 기종은 아니게 되었다.

앞뒤 로터 헬리콥터

앞뒤 로터 헬리콥터(Tandem rotor helicopter)도 앞의 두 헬리콥터와 같이 두 개의 로터를 사용하지만, 위 아래도 아니고 좌우도 아닌 앞과 뒤에 로터를 하나씩 달고 마찬가지로 반대 방향으로 회전시켜 토크를 상쇄하는 방식이다.

동축로터 헬리콥터에서처럼 하나의 로터가 다른 로터의 후류에 위치하는 것을 방지하기 위해서 뒤쪽 로터를 앞의 로터보다 높게 설계한다.

로터의 크기를 다르게 설계해서 전진비행 시 안정성 및 탑승자들의 안락도를 향상시키기도 하는데, 토크는 동축로터에서 보았든 두 개의 로터가 같은 토크를 흡수하게 만든다.

이 방식은 무거운 것들을 운반하는 데 특화되어 있다는 것인데, 그것은 두 로터 사이에서 무게중심이 어느 곳에 있든 기체의 평형을 유지할 수 있는 능력 때문이다.