상반각 (Wing Dihedral)
한 줄 정의: 날개가 동체에서 바깥으로 갈수록 위로 들려 올라간 각도입니다.
쉽게 풀면
정면에서 여객기를 보면 날개가 살짝 V자로 들려 있는데, 이 들린 각도가 상반각입니다. 기체가 옆으로 기울어 한쪽으로 미끄러지면 내려간 쪽 날개가 바람을 더 정면으로 받아 양력이 커지고, 그 결과 기체를 원래대로 되돌리는 롤 모멘트가 생깁니다. 반대로 아래로 처지게 설계한 것은 하반각이라고 부르며, 롤 안정성을 일부러 낮추어 기동성을 얻으려는 경우에 씁니다.
왜 중요한가
상반각은 가로안정성을 확보하는 가장 기본적인 형상 수단이어서 거의 모든 항공기 설계에 등장합니다. 다만 상반각이 지나치면 롤 안정성이 과해져 더치롤 경향이 커지므로, 방향안정성과의 균형이 설계의 핵심 쟁점이 됩니다. 비행 동역학 논문에서는 롤·요 결합 운동을 다룰 때 반드시 언급되는 형상 변수입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"고익 배치에 의한 유효 상반각 효과를 보상하기 위해 본 기체에는 3도의 하반각을 적용하였다."
조금 더 깊게 보면
엄밀하게는 기하학적 상반각뿐 아니라 날개의 동체 상하 배치, 후퇴각, 수직꼬리날개까지 합쳐진 '유효 상반각 효과'가 롤 안정 미계수를 결정합니다. 후퇴익은 옆미끄러짐이 생기면 앞으로 나온 쪽 날개의 유효 후퇴각이 줄어 양력이 커지므로 상반각과 비슷하게 작용하며, 고익기는 동체 주위 유동 때문에 역시 상반각처럼 작용합니다. 그래서 후퇴익 고익 수송기에서는 오히려 하반각을 주어 과도한 안정성을 깎아내는 설계가 흔합니다.
주의할 점
수학에서 두 평면이 이루는 이면각과 영어 표기가 같지만 서로 다른 개념입니다. 또 상반각이 크다고 무조건 안전한 것이 아니라, 가로안정성이 과하면 방향안정성과의 결합으로 진동성 불안정이 커진다는 점에 주의해야 합니다.