콩코드에 대해 잘 알려지지 않은 사실들을 알아보자

일게이들 안녕? 오늘은 게이들도 익히 들어 잘 알고있는 초음속 여객기 콩코드에 대해 잘 알려지지 않은 면들에 대해 알아볼거야.

많은 정보들 중에서도 이번에은 주로 콩코드의 기술적인 면을 다룰거야.

1. 콩코드는 세계 최초로 플라이 바이 와이어(FBW)를 실용화한 여객기 중 하나야. 콩코드의 FBW에 대해 알아보자.

1976년 취항한 콩코드의 FBW는 당시대 최고의 기술력의 집약체였어.

플라이 바이 와이어라 하면

조종간과 조종면의 기계적인 연결로만 작동하는 시대를 지나

조종사가 조종간을 조작하면 컴퓨터가 조종면을 움직이고 인공 조타 감각 장치(Artificial Feel)를 통해 조종사에게 적절한 피드백을 전달하는 기술이야.

빠른 속도에서 사람이 직접 조종면을 움직이면 항공기가 너무 급격하게 움직이게 되어 과부하가 발생할 수 있어. 물론 예비용으로 기계식 전달방식을 사용하기도 해.

콩코드는 보다시피 에일러론과 엘리베이터를 겸하는 엘레본과 아래위로 나눠진 러더를 합해 총 8개의 조종면을 갖고 있어.

날개 하나에 안쪽, 중간 그리고 바깥쪽 엘레본이 있는데

안쪽 엘레본은 위아래로 9도, 중간과 바깥쪽 엘레본은 23.5도까지 움직일 수 있지

보다시피 러더는 위아래로 나눠져 있어. 좌우 방향으로 30도까지 틀 수 있지.

엘레본과 러더의 이동 각도 수치는 기계적인 한계치이고 실제로는 그것보다 더 조금 움직여.

저 여덟 개의 조종면은 독립적인 Powered Flying Control Unit (PFCU) 이라는 전기유압식 장치를 달고 있는데 그림을 보면서 이해하자

PFCU은 위 그림의 초록색과 파란색의 유압장치를 사용하는데 유압장치 가운데의 노란색 화살표 모양은 비상용 보조유압장치를 의미하는 거야.

초록색과 파란색은 조종사의 구미에 맞게 선택도 가능하네..

모든 유압시스템은 엔진의 힘으로 4000psi짜리 유압펌프를 움직여서 가동되는데 초록색 유압시스템은 1,2번 엔진과 연결되어있고 파란색은 3,4번, 노란색은 2,4번 엔진의 힘을 이용해. 이렇게 유압시스템을 분산시켜야 예기치 않은 엔진이나 유압시스템 고장에 대비할수 있지.

지상에서 쓰는 전기펌프도 두개 있고 엔진이 모두 꺼질시에는 노란색 보조유압시스템에 연결된 RAT(Ram Air Turbine)이 사용되지.

바로이거야

그러면 전통적인 수평꼬리날개가 없는 델타익 콩코드는 어떤 방식으로 기동할까?

양 날개의 엘레본을 동일한 각도로 움직이면 기수가 위아래로 피칭하고

한쪽 날개의 엘레본을 올리고 적당한 각도(콩코드의 에어포일 단면 비대칭이 크지 않아 내리고 올리는 각도는 거의 비슷할거야)로 다른쪽을 내리면 롤 컨트롤이 되.

두가지를 적절히 조합하면 기수를 올리면서 오른쪽으로 롤링할수있지. 바로 그 기능을 윗 그림 가운데의 Mixing Unit이 담당하는거야.

그럼 이 모든 걸 관장하는 조종석은 어떤 모습인지 보자.

콩코드는 요즘 에어버스나 보잉 여객기와는 좀 다르게 아날로그 계기판을 달고 있어. 갈매기마냥 독특한 모양의 요크가 인상적이야

조종간과 페달에서 발생하는 전기신호는 초록색과 파란색 유압시스템에 전달되고,

비상용 기계식 시스템에도 신호가 가게 되어있어. 평소에는 대기타다가 비상시에 PFCU에 연결되지. 그럴 때는 기계식 믹싱 유닛으로 엘레본을 움직여.

오토파일럿을 켜면 이제까지 설명한 모든 조작이 컴퓨터로 자동화되어 조종사의 수고를 덜 수 있지. 오토파일럿을 켜지 않더라도 두 개의 자동안정장치가 달려있기 때문에 난기류나 돌풍 혹은 한쪽 엔진 고장에 자동적이고 효과적으로 대처할 수 있어.

또한 조종간이 끼어서 작동불능일 경우에는 조종사가 조종간에 가하는 힘을 압력게이지로 측정하여 그 값을 전기유압시스템에 보내어 조종을 돕지.

2. 콩코드의 특이한 연료탱크에 대해 알아보자

거의 모든 중 대형 항공기는 두개 이상의 연료탱크에서 연료를 뽑아 사용해. 일반적인 여객기는 양 날개에 연료를 탑재하고 보잉 747의 경우처럼 날개 사이에도 연료탱크가 있는 경우도 많아.

콩코드는 대략 이런 레이아웃의 연료탱크를 달고 나오는데

모든 연료탱크에 연료를 꽉 채우면 119,280리터(94,470kg)의 용량을 담을 수 있어. 78.7톤의 자체중량보다도 연료가 더 무거운 셈이야.

그런데 콩코드의 연료시스템의 기능은 비단 연료공급에만 국한되지는 않아

속도에 따라 이동하는 무게중심을 맞추는 것이 콩코드 연료시스템의 중요한 역할이야. 총 95톤의 연료 중 33톤가량을 이동시켜서 무게중심을 양력중심에 맞추지.

마하2로 비행할 때 날개의 양력 중심은 저속비행 때보다 뒤로(Aft) 2미터가량 이동해. 일반적인 여객기는 주로 아음속으로 날기에 양력 중심의 이동이 작을뿐더러

널찍한 사이즈의 수평꼬리날개로 굳이 연료를 이동할 필요 없이 얼마든지 중심을 맞출수 있지. 노짱 스무 명이 뒤쪽에 앉아있다가 단체로 스카이다이빙을 해도 아무런 문제가 없다 이기야.

그러나 콩코드찡은 다음과 같은 이유로 반드시 다이나믹한 연료 이동이 필요해.

1. 마하2.02의 눈썹 휘날리는 스피드로 비행하는 콩코드가 엘레본에 각도를 주어서 난다면 마하2의 속도가 나올리 만무하지? 33톤의 무게만큼 조종면을 틀어버린다면 엄청난 항력이 발생할거야.

2. 효율성도 효율성이지만 그렇게 엘레본 각도의 대부분을 자세 트리밍에 사용하고 나면 기동에 필요한 여유분이 거의 남지 않게 되.

구체적인 이동을 알아보자!

1. 이륙후 마하2 까지 점차적으로 가속하는동안 앞전 트림탱크 연료 20톤 가량을 주 연료탱크와 꼬리부분 트림탱크로 이동시켜서 2미터가량 무게중심이 뒤로 이동해

2. 순항의 막바지에 감속할 무렵 꼬리탱크에서 주 연료탱크로 대부분의 연료를 이동하고 약간의 연료를 앞전 트림탱크로 이동시켜.

3. 일단 착륙하면 주기중 지면에 꼬리가 닿는 것을 막기위해 앞전 트림 탱크로 연료를 좀 더 이동시키면되.

하강과 착륙 중 일부의 연료만 앞전트림탱크에 넣고 나머지는 남기는 이유는 엘레본을 플랩처럼 사용하기 위해서야.

플랩을 내리면 기수가 아래로 피칭하기 때문에 테일리스 델타(콩코드와 같이 수평꼬리날개가 없는 델타익을 말함. 미그21 기는 주날개가 델타익이지만 수평꼬리날개가 있으므로 테일드-델타라고해. 물론 콩코드는 삼각형 모양이 아닌 약간 스무드한 모양의 Ogival Delta 날개를 가지고 있어)

영리한 콩코드 개발팀은 이착륙시 약간 뒤에 무게중심을 두고 엘레본을 아래로 향하게 해서 피칭 모멘트를 상쇄시켜 이착륙속도/거리를 감소시키지!

연료 이동은 기내에 탑승한 엔지니어가 수동으로 했는데 운항중 가장 중요한 일 중 하나였다고 해.

아래 그래프는 연료이동담당 엔지니어가 참고했을만한 그래프로 간단하게 설명해줄게

X축은 콩코드의 속도이고 Y축은 속도에 따른 콩코드의 무게중심이 기수 맨 앞을 기준으로 몇%지점에 있는지를 알려줘.

연료이동은 초록선을 기준으로 하면 평균적인 상황에서 안전한 운항이 가능하지.

그날따라 유난히 승객이 앞쪽으로 몰렸다면 붉은색 선이 기준이 되고

반대로 뒤에 노짱이 많이 대기중이면 노란선을 기준으로 잡아주는 예의정도는 갖춰야지!

3. 마지막으로 콩코드의 트레이드마크인 기수부분Droop Nose의 포지션에 대해 알아보자!

이것도 많은 게이들이 아마 모르고 있는 건데.. 지금부터 알려 줄게.

콩코드의 움직이는 기수 부분은 2가지 모드가 아니라 4가지 모드가 있어.

포지션1. 노즈와 앞유리 가리개가 완전히 접혀 올라가 있는 모드로 초음속 순항할때와 주기할때 사용하지.

바이저를 올리는 데는 6~8초가 걸려.

보통 콩코드하면 떠오르는 이미지야

포지션2. 노즈는 포지션1 처럼 완전히 올라간 상태인데 가리개는 노즈 안으로 수납된 상태야. 잠깐 아음속으로 비행할 때 쓰여.

앞유리를 청소할때도 이러고 있어

아마 익숙하지 않은 모습일거야. 노즈 올리는 데 4~6초가 소요되.

위 사진을 자세히 보면 포지션2 를 볼수있지

포지션3. 이번에는 노즈부분이 포지션2에서 바이저와 함께 통째로 5도 내려간 상태야. 택싱할때와 이륙시 사용되지

노즈 이동에 5~7초가 걸리지.

아마 이 상태일꺼야

마지막으로

포지션4는 바이저는 노즈내부에 수납되어 있고 노즈를 12.5도 아래로 내려서 착륙할때 쓰는 모드야.

착륙 직후 파손을 방지하기 위해 포지션3으로 변경하지

이제 마지막으로 유튜브 영상 하나 보고가자

 

지금까지 콩코드에 대해 잘 알려지지 않은 정보들을 알아보았어.

오늘 3시간 걸려서 완성했는데 반응이 좋으면 파트2도 조만간 쓸 예정이야.

질문은 댓글로 받을게.