날개 비틀림 (Wing Twist (Washout))
한 줄 정의: 날개끝으로 갈수록 붙임각이나 익형을 바꾸어 실속 순서를 조절하는 설계입니다.
쉽게 풀면
날개끝의 붙임각을 뿌리보다 몇 도 낮게 비틀어 두면, 받음각이 커질 때 뿌리 쪽이 먼저 실속하고 날개끝은 아직 양력을 유지합니다. 이렇게 하면 실속이 시작되어도 에일러론이 살아 있어 롤 조종을 할 수 있습니다. 붙임각을 바꾸는 방식을 기하학적 비틀림, 끝으로 갈수록 다른 익형을 쓰는 방식을 공력적 비틀림이라고 합니다.
왜 중요한가
익단실속으로 인한 급격한 롤 이탈과 스핀 진입을 막는 가장 기본적인 안전 설계여서 거의 모든 항공기에 적용됩니다. 동시에 스팬 방향 양력분포를 타원에 가깝게 다듬어 유도항력을 줄이는 수단으로도 쓰입니다. 그래서 형상 최적화 논문에서는 비틀림 분포 자체가 설계 변수로 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"날개끝에 4도의 기하학적 비틀림을 부여하여 실속이 익근에서 먼저 시작되도록 설계하였다."
조금 더 깊게 보면
비틀림은 스팬 방향 순환 분포를 바꾸므로 프란틀 양력선이론으로 그 효과를 계산할 수 있습니다. 후퇴익은 본래 날개끝 쪽 하중이 커져 익단실속에 취약하므로 비틀림이 더 크게 필요하고, 이 때문에 순항 조건에서의 항력 손실을 감수하는 절충이 생깁니다. 순항 마하수에서 이상적인 분포가 되도록 비틀림을 정하는 이른바 설계점 최적화가 실무의 표준 절차입니다.
주의할 점
테이퍼비도 하중 분포와 실속 순서에 영향을 주지만 그것은 평면 형상 변수이고, 비틀림은 단면의 각도나 종류를 바꾸는 별개의 설계 수단입니다. 비틀림을 크게 줄수록 안전하지만 순항 효율이 떨어지므로 무조건 크게 주어서는 안 됩니다.