2007년 7월 12일 갱신된 글
아래 그림은 현재 모든 델타 항공기에서 사용 중인 방향 전환 방지 및 기울기 방지 장치입니다. 날개 끝부분에는 입구 튜브에 고정된 '디플렉터' 또는 '플로팅'이 있으며, 레일 끝부분은 마스트 정상과 데크로 연결되어 있습니다.
이러한 구조를 통해 날개의 회색 부분 전체가 사고로 인한 기울기 상태에서 비행기의 안정화에 기여하게 됩니다.
현재의 형태와 초기의 항공기 형태 사이에는 수많은 사망자가 있었던 길이었습니다. 아래 그림은 현대 델타 날개의 구조를 보여줍니다.
날개의 '골격': 튜브와 케이블.
하네스는 크게 변화했습니다. 26년 전에는 파라슈트 형식의 하네스에 매달려 서서 비행했습니다. 이후 누워서 조종하는 방식이 등장했습니다. 이륙 시 조종사는 입에 하네스의 일부를 물고 달리며, 몸을 비틀어 다리를 하네스 안에 넣어야 했습니다. 그런 후 누군가 놀라운 아이디어를 냈습니다. 그림에서 보듯이 하네스에 벌의 배처럼 생긴 부분을 추가한 것이죠. 이륙 직후 조종사는 '기어를 내리다'라고 표현했는데, 이는 다리를 그 주머니 안에 넣고 손으로 지퍼를 닫는 것을 의미합니다. 놀라운 점은 이 모든 과정이 전혀 문제 없이 이루어진다는 것입니다.
이것이 제가 이륙한 후 테크마의 '누구' 아래에서 본 모습입니다(제가 직접 만든 기계입니다). 배 위에는 비상용 낙하산이 있습니다. 거리 비행도 가능하고, 난기류에도 대응할 수 있는 날개입니다. 구조적으로도 안정적이며 비행 성능도 뛰어납니다. 물론, 어리석게도 구름이 쿠미누스로 변하는 지역이나 굴곡진 지형 근처에 가는 것은 피해야 합니다.
착륙 시, 다른 지퍼를 당겨 '기어를 꺼내는' 동작을 합니다. 이 동작은 여전히 저에게 큰 즐거움을 줍니다. 25년 전에는 이런 장치가 등장할 것이라고 누구도 상상하지 못했을 것입니다. 당시 저는 휠체어 바퀴를 달아 만든 스키로 착륙했었습니다. 다행히도 그 시대는 오래가지 않았습니다.
오늘날의 자유 날개.
이 초경량 항공 분야에서 모든 문제가 해결되었는가? 말하자면 기계들은 상당한 발전을 이루었습니다. 그러나 안타까운 점은 이러한 발전이 수많은 사람들의 죽음으로 이뤄졌다는 것입니다. 왜냐하면 초경량 항공은 야생 식물처럼 급속도로 번졌기 때문입니다. 저는 비극적인 기억으로 머리가 무거워집니다. 어느 날 한 제작자가 이중 표면 날개를 내놓았습니다. 성능이 즉각적으로 향상되었습니다. 오늘날에는 덱론(다크론)으로 뒷면과 앞면을 풍부하게 강화해 거의 비행기 날개처럼 보이게 되었습니다. 긴 날개 비율을 가진 이 날개는 70년대의 만타 날개와는 거의 다릅니다. 이중 표면으로 전환되면서 날개의 정밀도가 높아지고 항공 저항이 줄어들며, 추락 속도도 감소했습니다. 그러나 이 날개로 회전 시 미끄러지기 시작하면 기체가 머리를 내리게 되었습니다.
다시 한 번 사망자가 발생했습니다. 제작사에 압박을 가해야만 이 사태가 끝났습니다.
이 스포츠가 다시 '완전한 자유' 속에서 발전하기 위해 반드시 사람들의 목숨을 앗아가야 했을까요? 아니요, 이 장비들을 풍동에서 시험해볼 수 있었을 것입니다. ONERA에서는 클로디우스 라부르트 엔지니어가 샤라 메도른의 대규모 풍동을 이용해 실제 크기의 날개를 시험할 수 있었습니다. 그 풍동은 여전히 이용 가능한가요? 그 시절에도 이용 가능했는가요? 모형을 만들어 원격 조종으로 시험하는 것은 불가능한가요?
모든 것이 비싸다고 주장할 수 있겠지만, 한 사람의 삶은 얼마나 가치 있는가요?
10년 전, 15년 동안 함께 비행했던 친구 미셸 카츠만이 어이없게 사망했습니다. 그는 이 스포츠의 선구자 중 한 명이었으며, 풍부한 경험을 가지고 있었습니다. 비행 중 부품이 파손되었습니다. 그는 이중 좌석 비행기에서 승객과 함께 비행했고, 비상용 낙하산도 없었습니다. 그 부품이 바로 이겁니다, 실제 크기로:
고정 위치 표시는 단지 개략적인 것이지만, 스테인리스 스틸로 만든 단순한 '구멍이 있는 패드'로, 하단 데크를 기계의 튜브 구조에 고정하는 데 사용됩니다. 이 패드가 비행 중에 파손되었습니다. 미셸과 그의 승객은 천, 케이블, 파손된 튜브로 이루어진 관 속에 갇히고 말았습니다. 추락하는 동안 그는 소리쳤고, 지상에서 선명하게 들렸습니다. "눈을 감아, 우리는 끝났어!" 장시간의 추락 동안 미셸은 아마도 이렇게 생각했을 것입니다. "나는 낙하산을 믿지 않았다. 하지만 지금은 아마 도움이 될지도 몰라..."
이런 구멍이 있는 패드가 파손된 사례는 델타 항공기 역사 초반부터 지금까지 단 한 번도 없었습니다. 왜 그랬을까요?
재료의 피로입니다.
항공 분야의 모든 엔지니어가 말씀하시겠지만, 항공기 부품 설계에서 중요한 것은 정적 강도보다는
피로 강도
입니다. 여러분은 모두 철사나 강판을 여러 번 접고 펴보셨을 것입니다. 그 결과 금속이 '피로'되어 결국 끊어집니다. 이 경우는 강제적인 힘을 가한 것이지만, 모든 금속 부품은 반복적인 하중을 받을 때
피로
되어 강도가 점차 감소합니다. 이는 회전날개의 날개, 항공기 객실 벽면(항공기 비행 시 압력과 압력 해제를 반복), 또는 어떤 부품도 마찬가지입니다. 구멍이 있는 패드도 예외가 아닙니다.
저는 항공 역사에 피로의 흔적을 남긴 이야기를 들려드리겠습니다. 전쟁 후 영국은 시대를 앞서간 놀라운 기체를 발표했습니다. 4기 엔진을 가진 코멧입니다. 이는 세계 최초의 4기 엔진 항공기였습니다. 영국은 전쟁 말기에 '글로스터 메테오르'로 반동 추진 분야에서 선도적인 위치를 차지했습니다. 코멧은 날렵하고 매력적이며 빠릅니다. 그러나 수십 대가 운행된 지 몇 달 후, 설명할 수 없는 대규모 사고가 발생했습니다. 매번 100명의 승객이 사망했습니다. 항공기는 운항 금지되었고, 하빌랜드 회사는 모든 주문을 취소당했습니다. 수많은 인력이 일시적으로 실직했습니다.
한 가지는 확실했습니다. 사고는 모두 일정 비행 횟수 이후에 발생했습니다. 당시에는 비행기 기록장치(블랙박스)가 없었습니다. 사고 발생 시 조종사들은 구조 신호를 보내는 시간조차 없었고, 마치 항공기가 공중에서 폭발한 것처럼 보였습니다.
사실 그랬습니다. 이를 확인하기 위해 코멧의 선체를 캐비닛에 넣어 압력-압력 해제를 반복하는 실험을 했습니다. 실험이 시작되었고, 일정 횟수의 사이클 후 선체가 창문 근처에서 파손되었습니다. 이 횟수는 상용 운항 초기에 항공기가 겪은 횟수와 거의 일치했습니다.
피로 현상은 거의 예측할 수 없습니다. 문제의 복잡성이 너무 큽니다. 유일한 해결책은 재료와 전체 구조를 특수 설계된 시험장비에서 테스트하는 것입니다. 항공기 착륙기어는 전용 시험장에서 활주로 착지 충격을 반복적으로 견뎌내고, 날개는 단순한 크랭크축으로 조절되는 반복 굽힘 시험을 거칩니다. 이 과정은 최대 1억 사이클까지 가능합니다.
실제로 재료의 강도는 정적 강도에서 시작해 점차 감소합니다. 이 감소 곡선은 와이러 곡선이라고 부릅니다. 일부 구조물은 특정 하중을 받을 때 강도가 감소하다가 일정 수준에서 유지됩니다. 이 수준이 정상 사용 시 하중을 초과하면, 해당 구조물은 '정상적으로 사용 가능'하다고 판단할 수 있습니다.
항공 산업은 표준을 정하고 안전 계수를 도입했습니다. 오늘날 항공기 좌석에 앉을 때, 모든 부품이 충격, 저온, 고온에 대해 시험된 것을 확신할 수 있습니다. 안전은 이 가격을 치르고 얻어지는 것입니다.
작은 항공기, 이중 좌석기, 사중 좌석기 역시 마찬가지입니다. 이들은 무작정 제작되는 것이 아니라 계산되고,
피로 시험
를 거칩니다. 이는 '경량 항공' 분야에도 적용됩니다. 아마추어 제작은 활발하지만, 규제가 존재합니다. 유명한 소형 단좌기 '크리크리'를 예로 들어보겠습니다. 처음에는 잔디 깎는 기계의 엔진 두 대로 추진되었습니다. 처음에는 한 사람이 설계하고, 그림을 그리고, 제작했습니다. 그러나 그는 전문가들이 검토할 수 있는 계산서를 제출했습니다. 그는 자신의 기체를 하중과 피로 시험에 통과시켰으며, 유효한 표준을 따랐습니다. 날개의 기계적 강도는 주로 '롱어론'에 달려 있습니다. 크리크리의 발명가는 전기 모터에 외심축을 장착해 직접 자신의 롱어론을 시험했습니다. 1억 사이클. 시험은 합격했고, 그는 제품을 판매할 수 있는 허가를 받았습니다. 크리크리 날개는 비행 중 한 번도 파손된 적이 없습니다.
그러나 초경량 항공 분야에서는 어떨까요? 안타깝게도 비슷한 일은 없습니다. (&&& 2001년에 작성됨. 그러나 6년 후에도 상황이 바뀌지 않았을 가능성이 매우 큽니다). 이 분야에서는 라이트 형제 시대에 머물러 있습니다. 라이트 형제는 초기에 자전거 제조업을 했던 것으로 유명합니다. 제 친구의 죽음으로 이어진 구멍이 있는 패드를 계산하거나 시험한 사람은 아무도 없었습니다. "충분히 두꺼워 보였으니 견딜 수 있을 거야." 그것뿐이었습니다. 제작사에게 책임을 묻는 것은 불가능합니다.
규제가 없었기 때문에 그는 이런 시험을 하도록 요구받지 않았고, 진심으로 재료의 피로라는 단어의 의미를 몰랐을 것입니다.
정적 하중에서는 가장 강한 하중을 수십 번 견딜 수 있었습니다. 그러나 피로 강도는 전혀 시험되지 않았고,
아무도 그런 시험을 생각해보지 않았습니다.
그러나 이 시험은 매우 간단했습니다. 베이스, 외심축, 인장과 굽힘을 수천, 수백만 번 반복해, 부품이 가장 극한 조건에서 견딜 수 있는 하중의 10배, 100배를 시뮬레이션할 수 있었을 것입니다. 기계의 수명보다 훨씬 더 많은 사이클을 시험할 수 있었습니다.
파손된 구멍이 있는 패드는 1.5mm 두께의 스테인리스 강판에서 자르졌습니다. 2mm 두께였다면 결코 깨지지 않았을 것입니다. 이후 모든 구멍이 있는 패드의 두께가 점검되었고, 일부는 두께를 높였습니다.
그러나 이를 위해선 두 명의 희생자가 필요했습니다. 두 명의 더 많은 희생자가 발생했습니다.
저는 제작사 말린주에게 화를 내지 않습니다. 그는 친구이자 동료인 한 사람의 죽음으로 인해 충분히 밤을 새웠을 것입니다. 문제는 시스템에 있습니다. 표준이 없고, 정기 점검이 없으며, 헬멧 착용이나 비상 낙하산 반입 의무도 없습니다. 오직 아름다운 자유만이 존재합니다.
건설 측면에서 초경량 항공기(ULM)는 완전한 혼란 상태에 있습니다. (&&& 2001년에 작성됨. 만약 상황이 바뀌었다면 알려주세요). 이 분야에 대해 별도의 보고서를 준비할 것입니다. 이 분야는 핵심입니다. 최근에 일어난 일 하나만 언급하겠습니다. 최근 한 친구가 제게 매우 단순한 아이디어에 주목하도록 도와주었습니다. 누군가 회수한 단순한 알루미늄 사다리를 이용해 ULM을 만들겠다는 계획을 세웠습니다. 그는 대형 마트에서 저렴하게 수백 개를 구입했습니다. 가볍고 상대적으로 튼튼했습니다. 이 사람은 '하늘의 새'라는 개념을 선택했습니다.
이 혁신적인 ULM의 '구조적 부분':
가벼운 합금 사다리 세 개.
같은 재질로 '옷을 입힌' 모습.
물론 날 수 있습니다. 50마력만 있으면 어떤 재료로 만들어진 ULM도 이륙할 수 있습니다. 그러나 이 유명한 사다리들을 자세히 살펴보겠습니다.
어떤 초보 엔지니어라도 알려줄 것입니다. 이 사다리의 사각형 구멍은 굽힘과 비틀림 하중이 가해질 때 '균열'이 생기기 쉬운 지점이며, 결국 비행 중 파손으로 이어질 수 있습니다. 그러나 이 '일자 창조자'의 놀라운 시험을 누가 감시하고 있습니까? (저는 '보조금'에 대해 들은 적도 있습니다). 어떤 기술 서비스가 이 문제에 간섭할 수 있는 권한을 갖고 있습니까? 아무도 없습니다. ULM 분야에서는 누구나 원하는 대로 아무런 방법으로 아무것도 만들고, 누구에게나 팔 수 있습니다. 비행 허가증이 있든 없든 말입니다. 알고 계셨나요?