패러글라이딩은 위험한 스포츠인가?
2001년 6월 23일 업데이트, 이후 2007년 7월 12일 업데이트
초경량 비행기는 위험한 스포츠인가?
Jean-Pierre Petit
파리 항공대학(National Supérieure de l'Aéronautique)의 전생
...이제부터 이 스포츠의 열렬한 팬들이 심장이 뛰는 것을 느낄 수 있겠다. 사실 이 질문은 어떤 항공 스포츠든, 또는 일반적인 어떤 스포츠든 가능하다. 그 스포츠가 어떻게 수행되는지에 따라 달라진다. 어떤 무모한 사람이라도 멋진 날에 데리버를 타고 지중해를 건너거나, 고속도로에서 롤러스케이트를 타고 다닐 수 있다. '초경량'이라는 명칭은 이전에 '델타플레인', 패러글라이딩, 모터 패러글라이딩, 그리고 ULM(모터 초경량 항공기)을 모두 포괄한다. 이 활동들은 공통점이 있다. 즉, 그 어떤 규제도 없이 이루어진다는 점이다. 반면에 글라이더, 하이킹, 또는 일반적으로 경비행기( &&& 나는 2001년에 이 글을 썼다. 2007년에 이 상황이 바뀌었는지 독자분이 알려주시기 바랍니다 ). 누구도 자신이 만든 낙하산을 사용해 뛰어내릴 수 없으며, 공식 승인된 감독 아래에서만 이 활동을 할 수 있다(단, '클리프 점프'라 불리는 특수한 형태의 점프는 예외). 하지만 모든 스포츠에서 사고는 발생한다. 글라이더 비행에서 가장 큰 위험은 공중 충돌이다. 그래서 모든 조종사와 승객은 낙하산을 착용한다. 이 충돌은 하늘에서 일어날 수 있다. 두 대의 글라이더가 상승기류 속에서 너무 가까이 다가가면 발생한다. 그러나 경험이 풍부한 조종사들은 산악 비행을 선호한다. '스lope flying'(경사 비행)의 경우, 글라이더는 지형을 따라 비행하며 바람의 방향에 따라 유리한 상승기류를 이용한다. 다른 글라이더도 같은 생각을 하여, 같은 고도지만 반대 방향으로 비행할 수 있다. 글라이더는 흰색이고 눈도 흰색이다. 두 대의 글라이더가 각각 시속 250km로 서로를 보지 못한 채 지나가며, 마지막 순간에야 서로를 발견하는 경우가 흔하다. 매년 이런 사고로 사람들은 목숨을 잃는다.
...결론적으로, 많은 스포츠는 잠재적으로 위험하다. 중요한 것은 그 스포츠가 어떤 조건에서 안전하게 수행될 수 있는지, 그리고 그 안전 범위의 한계가 어디까지인지 파악하는 것이다. 글라이더의 경우, 산악 경사 비행이 가장 큰 위험을 수반한다. 주의를 기울이지 않는 사람들은 피해야 한다.
...낙하산도 매우 심각한 부상을 입을 수 있다. 낙하산 장비는 1950년대 말에 처음 뛰어내린 시절과 비교해 크게 발전했다. 여전히 잘못된 자세나 접는 실수로 인해 낙하산이 제대로 열리지 않을 수 있다. 간단히 설명하자면, 낙하산 클럽에서는 초보자들이 스스로 낙하산을 접하지만, 접는 과정의 두 단계에서 공인된 점검자가 검사를 실시하며, 각 낙하산에 대해 각각 서명한다. 낙하산의 수명이 다하면, '점프 기록부'가 있는 낙하산은 폐기되며, 재판매되지 않는다(초경량 항공기에서는 모든 것이 기술 검사를 거치지 않고 판매된다 &&& 이 글은 2001년에 작성됨. 그러나 2007년에는 아마도 변화가 없었을 것이다).
...낙하산이 제대로 열리지 않으면 '타오르는 낙하산'(torch)이 된다. 이 경우 하강 속도는 25m/s(자유 낙하 시 50m/s)에 달한다. 타오르는 낙하산은 나일론 천이 줄에 얽히며 조종사 위에서 흔들리지만, 하강 속도를 전혀 줄이지 못한다. 과거에는 조종사가 '복부 낙하산'(ventral)을 열었지만, 매뉴얼에서는 이를 가능한 한 멀리 던져야 한다고 권고했다. 이렇게 하면 앞부분 낙하산이 뒷부분 낙하산과 즉시 엉키지 않게 된다. 오늘날에는 핸들 시스템을 통해 두 가지 작업을 순차적으로 수행할 수 있다. 먼저 제대로 열리지 않은 낙하산을 방출한 후, 약간 더 작은 비상 낙하산을 열 수 있다.
...오늘날 낙하산은 예전에는 존재하지 않았던 최고의 편의품이 되었다. 자동 개방 시스템이 장착되어 있으며, 특정 기압(즉, 최소 고도)에 도달하면 자동으로 작동한다. 또한 개방 고도를 600m에서 800m로 높였다. 과거의 '사망을 속이는' 기술, 즉 낮은 고도에서 낙하산을 여는 기술은 이제 사라졌다.
...그럼에도 불구하고, 여전히 사람들은 눈에 띄지 않는 곳에서 '클리프 점프'를 한다. 하지만 자유 낙하 자체가 이미 충분히 위험한 스포츠다. 이런 위험을 더 증가시키려면, 정말로 죽음과 가까이 지내는 것을 즐겨야 한다.
초기 질문: 어떻게 비행하는가?
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왜 그리고 어떻게 비행기는 날 수 있는가?
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...내가 배포하는 두 개의 CD 중 하나에는, 이 주제에 전적으로 바쳐진 만화"L'Aspirisouffle"가 포함되어 있다. 이 만화에서는 특히 비행기 날개가 공기를 아래로 밀어내는 역할을 하면서도, 동시에 항공 저항력과 캐버링 토크(뒤로 기울게 하는 토크)를 받는 이유를 설명한다.
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비행기 날개의 캐버링 토크.
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...이러한 이유로 비행기는 꼬리날개(엔페닝)를 갖추고 있다. 이 꼬리날개는 음의 각도로 설치되어, 날개에서 발생하는 캐버링 토크를 보상하며, 기체가 레버의 역할을 한다:
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꼬리날개가 발생시키는 복원 모멘트는 비행기 날개의 캐버링 토크를 상쇄한다.
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...이 시스템은 비행기의 요동 안정성을 제공한다. 만약 외부 요인이 비행기의 자세를 변화시켜 공기 각도를 증가시킨다면, 꼬리날개에서 발생하는 복원 토크가 자동으로 비행기를 원래 비행 상태로 되돌린다.
꼬리날개가 비행기의 과도한 캐버링을 방지하는 방법
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...위의 그림에서 보듯, 꼬리날개가 양력(포지티브)을 발생시키게 되어, 비행기를 뒤로 기울이게 되며, 원래의 비행 자세로 되돌리려는 경향을 갖는다.
...이 새로운 자세(캐버링)가 안정적이기 위해서는(엔진 출력을 증가시킨다면), 조종사가 핸들을 당겨 꼬리날개를 통해 캐버링 토크를 다시 생성하여 날개에서 발생하는 캐버링 토크를 상쇄해야 한다.
캐버링 자세에서 안정된 비행기 자세(핸들 당김, 꼬리날개 위로 올림)
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...만약 초기 비행 자세에서 외부 요인이 비행기의 머리를 아래로 내리게 했다면, 예를 들어 강한 바람에 의해:
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바람에 의한 캐버링에 따른 비행기 복원 과정에서 꼬리날개의 역할
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꼬리날개는 자동으로 비행기를 다시 원래의 비행 자세로 되돌린다. 따라서 비행기의 꼬리날개가 비행기의 공기역학적 안정성을 보장하는 방식을 알 수 있다. 이는 질량 분포와 무관하게 이루어진다.
...날개의 양력은 특정한 지점, 즉 날개의 '포커스'(foyer)에 작용하며, 이 지점은 대략 날개의 '현도'(cord)의 25% 지점에 위치한다:
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비행기 날개의 '포커스' 위치
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...따라서 비행기의 중심 무게를 날개의 포커스에 위치시키는 것이 바람직하다. 이것이 일반 항공기의 비행 원리이다. ...그러나 이 경우 수평 날개는 음력(디포르트)을 발생시키며, 음력으로 인해 수평 비행을 유지한다.
...컴퓨터 조종 시스템이 프랑스의 에어버스에 도입되면서, 날개의 캐버링 토크를 꼬리날개의 반대 토크로 보상하는 대신, 비행기의 중심 무게를 뒤로 이동시키는 방식(연료 일부를 뒤로 이동)을 통해 연료 절약을 시도했다. 그 결과 다음과 같은 구조가 된다:
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컴퓨터 조종 항공기(Airbus)의 수평 날개가 음력(디포르트)을 발생하는 구조
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...이 구조는 고도가 높은 항로에서 비행 중에 설정되며, 이 상태에서 항공기는 조종이 더 어려워진다. 연료를 뒤로 이동시켜 조종을 용이하게 한다.
...747의 꼬리날개 면적은 작은 항공기의 날개 면적과도 비슷하다는 점에 주목하자. 이는 연료 절약을 위한 노력에서 비롯된 것이다.
엔페닝이 없는 비행기는 어떻게 비행하는가?
변형 가능한 기하학을 가진 비행기를 생각해 보자:
변형 가능한 날개
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...비행기가 날개를 뒤로 접을 때(회전축이 표시됨), 기체의 형태는 델타 날개에 가까워지며, 날개의 후연이 거의 꼬리날개와 접촉하게 된다.
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변형 가능한 기체. 날개가 꼬리날개에 완전히 접혀진 상태
델타 날개 비행기
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...이전에 말했듯이, 날개의 양력에 의해 발생하는 캐버링 토크는 꼬리날개의 음력에 의해 상쇄된다. 만약 두 부분을 하나로 합치면 'S자 형태'의 프로파일이 되며, 이는 미라주 III나 콘코르드의 날개 프로파일과 동일하다. 이 프로파일은 '자기 안정형'(autostable)이라고도 불린다.
