[항공지식] 플랩(Flap)이란?

INTRO

많은 사람들이 비행기 이/착륙 시에 날개에서 뭔가 나와서 펼쳐지는 것을 본 적 있을 것이다.

B737 Flap (출처 : https://commons.wikimedia.org)

위의 사진에 보이는 부분이 바로 '플랩' 이라는 것인데, 어떤 것인지 조금 더 자세하게 알아보자.

역할/기능

비행기를 공중으로 띄우는 힘을 양력이라고 한다.
(양력에 대한 포스팅도 나중에 할 예정입니다.)

비행기 속도가 빠를수록, 받음각이 클 수록(실속이 발생하기 전까지에 한함) 양력이 크다.

비행기가 이/착륙을 할 때에는 속도가 낮고, 받음각 (쉽게 표현하면 비행기 머리 쪽이 들린 각도)가 낮기 때문에 양력을 키워줄 수 있는 장치가 필요했다.

그래서 고양력장치 중 하나로 '플랩' 이라는 것이 고안되었고, 비행기가 플랩을 펼침으로써 낮은 속도와 낮은 받음각에서 양력 발생을 용이하게 만들어 주는 것이다.

종류/구분

플랩은 장착되는 위치에 따라 앞전플랩과 뒷전플랩으로 구분된다. 쉽게 설명하면 날개 앞쪽에 장착된 것이 앞전플랩이고, 날개 뒷쪽에 장착된 것이 뒷전플랩이다.

 

1. 앞전플랩

앞전플랩 사진 (출처 : https://slideplayer.com/)

앞전플랩도 종류가 다양하다. 각 종류별로 세부적인 설명은 건너뛰려고 한다.

 

앞전플랩을 작동하게되면 고 받음각(AoA - 항공기 기수가 들려진 각도)에서 실속(Stall - 항공기가 하강하려는 현상)발생을 지연시켜, 결과적으로는 항공기가 고 받음각에서 비행함으로써 더 많은 양력을 받게 만들어 준다.

 

그리고 앞전플랩을 내리게 되면 날개의 캠버가 커지게 되므로(쉽게 설명하면 날개 단면이 위로 볼록해지게 만들게 되므로) 양력을 늘릴 수 있다.

 

위에 기술한 '고 받음각에서 실속을 지연시킨다.'라는 문장이 조금 어려울 수 있는데, 아래 그림을 보면 이해가 조금 쉽다.

Slot/Slat 설명 그림 (출처 : https://www.quora.com/)

Slat 또는 Slot을 장착하지 않은 날개의 경우, 고받음각 상태가 되면서 날개 윗면에서 '박리'현상이 발생하면서 항공기가 실속상태에 빠질 수 있다. 그러나, Slat/Slot을 장착한 경우에는 틈 사이로 공기가 유입되면서 박리현상이 발생하는 것을 방지하거나 발생지점을 지연시켜준다.

 

여기서 더 심도있게 들어가려면, 유체역학 내용을 다뤄야하기 때문에, 여기까지만 설명을 하겠다.

(혹시나 더 궁금한 분들은 유체역학에서 경계층과 박리현상 부분을 확인해보시면 됩니다.)

 

2. 뒷전플랩

뒷전플랩 종류 (출처 : https://skybrary.aero)

뒷전플랩도 종류가 다양하지만, 종류별로 세부적인 설명은 건너뛰려고 한다.

 

뒷전플랩은 플랩을 펼쳐서 날개 자체의 캠버(곡률)를 크게 만들어서, 같은 받음각에서도 더 높은 양력을 만들 수 있게 해준다.

B737 Slotted Flap (출처 : https://commons.wikimedia.org/)

위의 사진은 우리나라 항공사에서 많이 사용하는 보잉 737 플랩 사진인데, 여기서 사용되는 것이 Slotted Flap이다.

플랩이 펼쳐지게되면 플랩이 펼쳐진 부분만 곡률이 급격하게 변하기 때문에, 이 지점에서만 박리현상이 발생하게 된다.

 

이러한 현상을 막기 위해 Slot을 만들어서 공기가 틈으로 들어올 수 있게끔해주고, 박리현상 발생을 방지시킨다.

(앞전플랩에서 Slat/Slot 관련해서 다룬내용과 동일한 원리이다.)

사용시점

플랩은 이착륙 시에만 주로 사용된다. 플랩을 사용하게되면 이륙 시에는 더 낮은 속도에서 이륙할 수 있게되고, 착륙 시에는 더 낮은 속도에서 착륙이 가능하기 때문이다. 

 

이착륙 시점 이외에는 플랩을 거의 사용하지는 않는다. 플랩이 펼쳐져 있으면, 양력이 더 많이 발생하긴 하지만, 항력(Drag) 또한 발생하게 되어 항공기 속도 증가를 방해할 수 있다. 물론 이는 연료 효율과도 직결된다. 따라서, 보통 순항 시에는 플랩을 접는다. 민항기를 타본 분들은 이륙 완료 방송이 나온 직후 플랩이 접히는 것을 경험한 분들이 많을 것이다. 

 

위에서 플랩을 펼치게 되면 항력 발생이 증가한다고 설명하였는데, 이는 착륙 시 착륙거리 단축에 도움을 주기도 한다.