[Performance] Dutch Roll

Dutch Roll

가. 정의

- Dutch Roll은 항공기가 한 방향으로 Roll 하면서 다른 방향으로 Yaw가 일어나는 일련의 위상 차가 나는 회전

- Dutch Roll은 네덜란드 스케이팅 기술에서 유래하였음

 

나. 발생원인

- Lateral Stability(Roll Stability) > Directional Stability(Yaw Stability) 일 때 발생

 

다. Strong Vertical Stability (Roll Stability)

→ 아래 그림과 같이 오른쪽으로 Roll을 시작했다고 가정

→ Lift vector가 오른쪽으로 기울어짐

→ Relative Wind가 정면이 아닌 오른쪽에서 불어옴

→ 아래 그림과 같이 오른쪽 날개가 직선으로 공기를 통과하고, 왼쪽 날개는 비스듬히 공기를 통과하게 됨

→ 오른쪽 날개는 왼쪽 날개보다 Chord line이 Relative wind에 더 Parallel하게 흘려 상대적으로 더 많은 양력 생성 (Dihedral Effect)

→ 오른쪽 날개가 상대적으로 더 큰 양력을 생성하여 항공기를 수평으로 되돌리며, 더 큰 항력을 생성

라. Weak Directional Stability (Yaw Stability)

→ Vertical Stabilizer는 오른쪽 날개에서 발생된 항력으로 인해 발생하는 Yawing을 멈추게 도움

→ 항공기의 기수가 오른쪽으로 기울어지면, Relative wind가 왼쪽에서 Vertical Stabilizer로 흐르면서 양력을 생성하여 기수를 왼쪽으로 돌림

 

→ 전형적인 Sweepback 항공기의 경우, Directional Stability는 Sweepback으로 인해 발생하는 Lateral Stability만큼 강하지 않음

→ 이로 인해 항공기는 왼쪽으로 과도하게 기울어져 Left sideslip 발생

→ Sweepback wing은 왼쪽 날개를 들어올려 오른쪽으로 Roll 발생, 왼쪽 날개의 항력은 기수를 왼쪽으로 끌어당김

 

마. 해결방법

- 대부분의 Sweepback 항공기에는 Dutch Roll을 자동으로 수정하는 요 댐퍼 장착

- 또한 Sweepback 항공기는 조종 입력을 멈추면 자연스럽게 더치 롤을 벗어날 수 있음