MAX RANGE / MAX ENDURANCE / BEST GLIDE SPEED

항공기의 순항성능을 따지는 척도는 비행을 얼마나 길게 할 수 있는지 or 비행을 얼마나 멀리 갈 수 있는지로 생각해 볼 수 있다.

이를 정확히 표현하면  MAX RANGE 와 MAX ENDURANCE로 나눌수 있다.

 

우선 MAX ENDURANCE 에 대해 알아보자.

 

[ ENDURANCE ] : 비행을 지속할 수 있는 시간

→ SPECIFIC ENDURANCE : 단위 연료 무게당 비행할 수 있는 시간 = FLIGHT HOUR / LBS ( FUEL ) 로 나타낼 수 있다. 이를 각각 FLIGHT HOUR로 나눠주면

→ 1 / FUEL FLOW 로 정리할 수 있다.

즉, FUEL FLOW가 최소일 때 SPECIFIC ENDURANCE는 최대가 되고 이때를 MAX ENDURANCE 로 정의할 수 있다.

그럼 FUEL FLOW가 최소인 지점은 어디일까?

 

이건 제트 항공기와 프로펠러 항공기가 각각 다름을 우선 이해해야 한다.

우선 POWER와 THRUST의 차이를 살펴보자

POWER = THRUST X VELOCITY, 즉 일률을 나타내는 것이다. 반면 THRUST는 어떤 질량에 가해지는 힘을 의미한다.

 

JET 항공기는 연료소모가 되는 즉시 항공기를 밀어내는 THRUST를 발생시키지만

PROP 항공기는 연소과정을 거쳐 크랭크 축을 돌리는 일을 하게 되어 PROP을 회전시켜 추력을 발생시키기 때문에 POWER로 연료소모를 나타내게 되는 것이다. 

이번 편에서는 JET 항공기 위주로 다뤄볼 것이기에 THRUST 기준으로 설명해보겠따.

THRUST 곡선 ( JET )

기본적으로 THRUST 곡선 = TOTAL DRAG 곡선 인것은 알고가자.

( 왜냐면 PERFORMANCE 비교할때는 비가속비행을 전제로 하기 때문에 T = D 임 )

위에서 말했듯이 JET 항공기의 연료 소모는 THRUST와 비례하다.

그럼 Tr 가 최소인 지점이 FUEL FLOW가 최소니까 MAX ENDURANCE 가 되는 것이다.

근데 Tr min 은 EXCESS THRUST 지점이기도 하다.

 

그럼 이걸 정리해 보면 

JET 항공기의 MIN THRUST REQUIERD 지점은 L/D MAX , EXCESS THRUST , MIN FUEL FLOW 이기에

1) MAX ENDURANCE SPEED

2) BEST ANGLE OF CLIMB SPEED

3) BEST GLIDE SPEED

지점이 될 수 있는 것이다. 

 

자 그럼 이제 MAX RANGE를 살펴보자.

[ RANGE ] : 비행을 지속할 수 있는 거리

→ SPECIFIC RANGE : 단위 연료 무게당 이동할 수 있는 거리 = NM / LBS ( FUEL )로 나타낼 수 있다.

이를 각각 FLIGHT HOUR로 나눠주면

→ KNOTS / FUEL FLOW 로 정리할 수 있다. 

즉, JET 항공기 기준으로 V / T 인 것이다.

이걸 아까 그래프로 생각해보면 

JET THRUST ( Ref. boldmethod )

V / T 가 최대인 지점은 위 그래프에서 기울기가 최대인 지점이고 이는 곧 THRUST REQ. 곡선의 접선 지점이 된다.

( 반면 PROP 항공기는 V / P = V / TV = 1 / T 이 되기 때문에 MIN THRUST REQ 지점이 MAX RANGE 지점이 된다. )

 

그럼 이제 마지막으로 BEST GLIDE 에 대해 알아보자

[ BEST GLIDE ] : 최대 양항비 ( L /  D MAX )일때 최소의 고도 침하를 갖게 되며 이때 BEST GLIDE RANGE 를 갖게 된다. 그리고 이때의 속도를 BEST GLIDE SPEED 라고 함.

→ MAX GLIDE RANGE = 최대 수평 이동거리 + 최소 강하 고도 일때 얻어짐

→ 즉, 활공각이 최소일 때 MAX GLIDE RANGE 를 갖게됨

 

여기서 중요한점은 최소 활공각은 무게에 관계없이 항상 일정하다는 것이다.

하지만 무게가 달라지면 같은 활공각을 얻기 위한 활공 속도는 변한다.

왜냐면 무게가 달라지면 L / D MAX 속도가 달라지기 때문 !

Ref. 조종사 표준교재

따라서 항공기는 각 무게에 맞는 적정 활공속도가 있고 그 활공속도를 유지하면 일정한 활공각을 유지할 수 있고 

일정한 활공각을 유지하면 활공거리는 동일하다 !

하지만 속도가 빨라지면 활공거리까지 도달하는 시간은 빨라지겠지?

여기까지 이해하면 아래 내용은 쉽게 이해할 수 있다.

 

GLIDE RANGE에 영향을 미치는 요소는 크게 3가지가 있다.

1) WEIGHT : 무게가 증가하면 L/D MAX 속도가 증가하여 GLIDE SPEED도 증가

2) CONFIGURATION : FLAP을 내리면 전체 항력이 증가하여 L/D MAX 감소하여 GLIDE RATIO도 감소

3) WIND : 정풍성분이 있으면 GLIDE DISTANCE 감소

 

 

Ref. 조종사표준교재, PHAK, BOLDMETHOD