오토자이로 (autogyro)

항공우주공학·항공운항학
한 줄 정의: 회전날개(로터)가 엔진이 아니라 전진 비행 중 아래에서 위로 지나가는 공기 흐름에 의해 스스로 돌아가는 자동회전(오토로테이션) 원리로 양력을 얻는 회전익 항공기로, 별도의 엔진은 주로 전진 추력을 만드는 프로펠러를 구동합니다.

쉽게 풀면

오토자이로는 헬리콥터처럼 위에 커다란 회전날개가 있지만, 그 날개는 엔진이 직접 돌리는 것이 아니라 비행기가 앞으로 나아갈 때 아래에서 위로 스쳐 지나가는 공기의 힘만으로 스스로 돌아갑니다. 마치 바람개비가 바람을 맞아 저절로 도는 것과 비슷한 원리로, 이를 자동회전이라고 부릅니다. 엔진은 대신 앞으로 나아가는 힘(추력)만을 담당하는 별도의 프로펠러를 돌리는 데 사용됩니다.

왜 중요한가

엔진 정지 시에도 자동회전으로 안전한 착륙이 가능한 독특한 원리 덕분에, 헬리콥터보다 구조가 단순하고 저비용인 회전익 항공기로 레저 및 특수 임무에 활용됩니다. 오토자이로는 로터가 전진 비행으로 들어오는 공기 흐름에 의해서만 자동회전을 유지하므로, 저속에서 기수를 과도하게 숙여 로터 부하가 빠지면 회전수가 급감하는 위험이 있어 조종 교육에서 이를 강하게 경고합니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"오토자이로의 로터는 자동회전 상태에서 상승기류의 운동에너지를 흡수하여 별도의 동력 없이도 안정적인 양력을 유지하였다."

오토자이로의 회전 날개가 엔진 도움 없이도, 아래에서 올라오는 공기의 힘만으로 계속 돌면서 안정적으로 양력을 만들어낼 수 있었다는 설명입니다.

항공공학 연구에서는 이 방식이 고정익기와 달리 저속에서도 급격한 실속(스톨)에 잘 빠지지 않아 안정성을 확보하는 원리로 다뤄진다.

로터가 엔진 동력 없이 공기 흐름만으로 회전한다는 점에서, 로터를 엔진으로 직접 구동하는 헬리콥터와 구조적으로 구분된다.

조금 더 깊게 보면

오토자이로는 로터가 엔진으로 직접 구동되지 않는다는 점에서 헬리콥터와 근본적으로 다른 원리로 작동하며, 두 항공기를 같은 범주로 혼동해서는 안 됩니다. 초기 오토자이로는 로터에 아무런 동력도 전달하지 않았지만, 현대의 자이로플레인 상당수는 이륙 직전 잠깐 로터를 미리 돌려 회전수를 높여두는 사전회전 장치를 함께 갖춰 짧은 활주 이륙을 가능하게 합니다. 엔진이 정지해도 로터는 원래부터 자동회전 상태이므로 조종사는 별도의 전환 조작 없이 그대로 활공하며 비교적 짧은 거리에 착륙할 수 있습니다.

주의할 점

오토자이로는 헬리콥터와 겉모습이 비슷해 혼동되기 쉽지만, 헬리콥터는 엔진이 로터를 직접 구동해 제자리비행이 가능한 반면 오토자이로는 로터가 자동회전으로만 돌아가므로 원칙적으로 제자리비행이 불가능합니다.

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