테일로터

1 개요

Tail Rotor. 헬리콥터의 중요한 부위로, 로터 회전으로 인해 동체가 돌아가는 반작용을 막는 한편 동체 자체의 방향제어(Yaw 제어)에 필요하다.

2 상세

헬리콥터는 커다란 메인 로터를 돌려서 양력 및 추력을 얻는다. 문제는 뉴턴법칙 중 작용/반작용에 따라 로터를 돌리는 만큼 변속기, 그리고 그 변속기가 물려 있는 동체 역시 반대 방향으로 돌아가려는 힘을 받게 된다. 초창기의 헬리콥터 개발자들은 이것을 상쇄시킬 목적으로 동축반전로터를 많이 사용하였다. 20세기 초반의 빈약한 엔진출력 때문에 양력 발생 이외에 다른 곳에 힘을 '낭비'하기 싫었기 때문. 사실 몇 몇 개발자들이 테일로터 방식내지 이와 비슷한 방식으로 반동을 상쇄시키고자 하였으나 그리 대세는 아니었다. 그 이전에 헬리콥터라는 비행체 자체가 대세가 아니었지만.

하지만 시코르스키가 테일로터 개념을 적용하여 만든 V300 시리즈 및 군용 헬리콥터인 R-4 등이 1940년대에 실용화되면서 테일로터가 하나의 대세가 되었다. 동축반전로터에 비하면 엔진출력의 약 10% 정도를 양력발생 이외에 순전히 반동억제+방향제어용으로 소모해버려야 한다는 점은 뼈아프지만 동축반전의 복잡한 구조, 그리고 동축반전로터의 상하 로터간 간섭등에 의한 비효율성 증가 등을 생각하면 테일로터가 나쁜 선택이 아니었던 것. 무엇보다 컴퓨터도 전자제어도 없던 시절 오직 조종간과 페달에 연결된 유압장치나 도르레에 연결된 강철케이블 만으로 모든 제어를 해야 하던 그 시절에 직관적인 제어 시스템을 만들기 쉬운 테일로터 방식은 각광을 받았다. 그 결과 21세기가 시작된 오늘날에도 여전히 테일로터 방식은 헬리콥터의 주류를 차지하는 중.

다만 테일로터는 대부분의 경우 사람 머리부분과 비슷한 높이에 위치해있다. 특히 고속 회전시에는 이게 잘 보이지 않기에, 테일로터에 부딪혀 중상 혹은 사망하는 사례가 늘어났다. 이를 막기 위해 일부러 테일로터를 예정보다 높은 위치에 설치한다거나(CH-53등이 대표적), 테일로터 주변에 사람이 쉽게 접근하지 못하도록 수평꼬리날개를 일부러 이 부근에 배치한다거나, 주변에 일종의 울타리를 치는 등 많은 보안책들이 나왔으나, 여전히 사고가 발생하는 실정이다.

또한 헬기가 본격적으로 실전에 투입된 베트남전에서 북베트남군은 헬리콥터의 구조물중 상대적으로 약한 테일로터 및 꼬리부분에 대해 집중 사격을 가하였고, 이 탓에 전투 중 추락한 헬기의 상당수가 테일로터에 공격을 당한 경우였다.

한편 테일로터가 바람을 일으키는 방향의 반대 방향에서 측풍이 불어오게 되면 테일로터가 제 역할을 못하게 될 수 있다. 이 때문에 테일로터가 없는 방식의 헬기에 비하여 테일로터 방식은 측풍이 부는 상황에서 상대적으로 취약하다. 더불어 메인로터의 후류에도 민감하기 때문에 테일로터의 회전방향도 신경써야 하고 또 테일로터의 장착 위치(테일로터를 빠져나와 불어 나가는 바람이 수직꼬리날개에 부딪히게 할 것인가, 아니게 할 것인가 등)에도 여러 특성이 달라지는 등, 신경 써야 할 부분도 많다.

하지만 그럼에도 구관이 명관인지라 여전히 많은 군용, 민수용 헬기가 테일로터 방식을 사용중이다.

3 파생형

60년대부터 페네스트론(Fenestron, 프랑스어로 창문이란 뜻)이라는 방식의 테일로터가 사용되고 있다. 영어로는 덕티드 팬(Ducted Fan) 등으로 부르는데, 작은 테일로터 주변을 구조물로 감싼 형태이며, 보통 수직꼬리날개에 일체형으로 파묻힌 형태로 개발된다.

이 방식은 사람이 끔살 당할 확률이 대폭 줄어드는게 가장 큰 장점. 또한 테일로터 자체의 크기를 줄일 수 있으며 소음 저감에도 효과가 있다. 본래 로터의 크기가 작아지면 같은 힘을 낼 때 더 빠른 RPM으로 돌아야 하기에 연료효율 면에서 안좋은데, 페네스트론(덕티드 팬)은 테일로터를 감싼 구조물이 효율을 높여주는 역할을 한다. 물론 아무렇게나 설계한다고 그게 되는건 아니고 세심한 설계가 필요하지만...

RAH-66과 OH-1과 같은 군용헬기와 EC-130#s-2 같은 민간헬기가 이 방식을 사용하고 있다. 특히 군에서는 돌출된 구조물을 줄여 스텔스 성능을 높이는 방법중 하나로도 이 페네스트론 방식에 기대를 걸고 있다.

허나, 이 방식은 내야 하는 힘이 크면 클수록 비효율성이 증가하기 때문에 여전히 대형 헬기(더 큰 메인로터 반동=더 큰 테일로터의 힘 필요)에는 쓰이지 않고 있다.