더치 롤(영어: Dutch Roll)은 항공기의 기체가 빗놀이 방향의 진동(yawing)과 옆놀이 방향의 진동(rolling)을 같은 주기로 반복하는 현상으로, 비행기의 옆미끄럼안정성이 방향안정성에 비해 과대할 때 일어나는 가로 방향의 주기적인 비감쇠(非減衰) 비행 운동이다[1].
앞에서 보면 기수가 마치 타원을 그리는 것처럼 보인다.
원인
비행 중인 고정익 항공기의 한 쪽 날개가 아래로 내려가면 양날개의 받음각이 크게 차이나게 되고, 항공기의 날개에 작용한 힘의 반대 방향으로 강력한 롤링 모멘트가 발생한다. 이때 상반각이나 후퇴각등에 의해[1], 날개가 내려간 쪽으로 기체가 미끄러지는 사이드 슬립(옆미끄럼) 효과가 일어나 반대쪽 날개가 다시 상승하는데, 이 복원력이 날개의 평행을 유도할 수 있는 힘보다 커서 원래의 반대쪽으로 항공기가 기울어지게 된다.
이렇게 뱅크·사이드 슬립·빗놀이가 반복[1]되며 불안정하게 비행하는 현상이 바로 더치 롤이다.
해결 방안
더치롤을 일으키지 않으려면 옆미끄럼안정성의 크기가 방향안정성의 약 반 정도이면 좋다. 과대한 옆미끄럼안정성을 줄이기 위해 주날개의 상반각을 줄이거나 하반각을 붙이고, 반대로 방향안정성을 늘리기 위해 수직꼬리날개의 면적이나 비행기의 무게중심으로부터의 거리를 늘릴 수 있다.[1]
명칭
더치 롤은 마치 네덜란드식 스케이팅 폼과 비슷해 보인다 하여 이와 같이 불린다.[1]
더치 롤 시험
수평 방향의 동적 방향안정성[주 1]을 알기 위해 조종사가 고의로 더치 롤을 일으키는 실험을 하기도 한다. 많은 제트기는 더치 롤을 방지하는 요댐퍼(Yaw Damper)를 장착하고 있으므로 이 실험을 시행할 때에는 요댐퍼를 필요에 따라 on 또는 off하여 시행한다. 실속 속도의 1.4배의 비행 속도에서 트림된 대형 수송기의 방향타를 천천히 움직여 더치 롤을 일으키면, 결과적으로 발생하는 기체의 진동은 시간이 흐르며 서서히 감쇠한다. 이 경우 요댐퍼 off의 조건에서는 약 10초의 주기로 잘 감쇠하여 약 5 사이클(주기) 후에 완전히 사라진다. 요댐퍼 on의 경우는 방향타가 중립 위치에 돌아와 요댐퍼가 동작하기 시작하여 그 다음은 지극히 양호하게 감쇠하면서 1.5사이클(10초의 주기)로 옆미끄러짐이 완전히 사라진다.
같이 보기
부연 설명
- ↑ 교란에 의해 생긴 요잉(Yawing)이 시간이 지남에 따라 감쇠하여 안정된 비행 상태로 돌아올 때까지 항공기가 가지는 특성