하늘의 사역마

「깰 때이다」 남아프리카 공화국 통신원 기

“두시간쯤 비행을 하고 있었습니다. 갑자기 엔진의 회전 속도가 떨어지기 시작하였는데, 이것은 엔진 고장의 첫 징후였습니다. 즉시 헬리콥터를 더 높이 올리기 시작하였고, 엔진이 멈추기 전에 가능한 한 고도를 높이는 데 남은 회전력을 사용하였습니다. 헬리콥터가 오를 수 있는 높이까지 이르자, 클러치 하우징이 깨지면서 파편이 공중 사방으로 흩어졌습니다.

“즉시 헬리콥터를 급강하시켰으며, 헬리콥터의 전진 속도를 시속 약 90킬로미터로 유지하였습니다. 이미 지형 검토를 끝냈고, 이제 무난히 활공할 만한 거리 안에 있는 작은 공터를 향하고 있었습니다.

“헬리콥터가 지면에서 약 15미터 상공에 있을 때, 하강 속도를 늦추기 위해 기수를 약간 위로 돌린 다음, 이윽고 착륙을 하였는데 마른 강바닥의 가장자리에서 약 1.5미터 떨어진 곳에 미끄러지다가 정지하였습니다.”

이 모든 일은 거의 1분 사이에 이루어졌다. 헬리콥터들이 비상 착륙의 마지막 단계에서 추락한 것은 사실이지만, 이와 같은 실제 경험에서 볼 수 있듯이, 엔진이 고장난다고 해서 희망이 없는 것은 아니다. 이 조종사는 자전(自轉) 강하를 포함해서 활공을 성공적으로 끝마쳤다. 바로 그와 같은 비상 사태에 대비하여 훈련 기간중에 여러 차례 그 연습을 한 것이다.

하지만 헬리콥터가 안전하고 쓰임새가 다양한데도, 아직 한 번도 타보지 않은 사람들이 많다. 독자도 헬리콥터로 짧은 여행을 하고 싶어하지 않을지 모른다. 하지만 이 특이한 비행기에 대해 아는 것에는 관심이 있을 것이다.

어떻게 시작되었는가?

레오나르도 다 빈치는 1483년에 프로펠러를 사용하여 양력을 얻는 수직 비행기를 최초로 설계하였다. 하지만 불행하게도 항공 공학자들의 말에 의하면, 그가 도안한 장치는 하늘을 날 수 없는 것이다! 그렇지만, 수직 비행은 여전히 많은 발명가의 마음을 사로잡았다. 비교적 최근에 와서야, 이 일이 성취되었다.

1923년에, 27세 된 스페인 사람 후안 데 라 시에르바가 스페인의 게타페에서 오토자이로를 타고 성공적으로 비행하였다. 그가 설계한 방식은 헬리콥터 이론 발전에 많은 기여를 하였다. 후에, 러시아 태생의 설계자 이고르 시코르스키가 1939년부터 1941년 사이에 오늘날 알려져 있는 헬리콥터를 향한 큰 진전을 이룩하였다. 그러면 이 비행기가 이륙하는 비결은 무엇인가?

어떻게 비행하는가?

날개가 고정된 일반 항공기는 먼저 활주로에서 속도를 증가시켜 이륙한다. 적정 속도에 이르면, 날개를 지나가는 공기에 의해 항공기의 무게를 극복하기에 충분한 힘이 발생되어 비행기가 공중으로 뜨게 된다. 하지만 헬리콥터의 경우에는, 양력(揚力)이 비행기의 날개에 해당되는 회전 날개의 회전에 의해 생긴다. 따라서 헬리콥터는 전진 동작 없이도 뜰 수 있다. 이렇게 하기 위해, 상당한 양력이 생기게 하려면 영각(迎角)이라고 하는 각도로 회전 날개가 공기를 갈라야 한다. 그리고 조종사는 컬렉티브 피치 레버라고 하는 조종 장치를 사용해서 회전 날개의 영각 곧 피치각을 바꿀 수 있다. 회전 날개에서 생기는 양력이 헬리콥터의 무게를 웃돌게 되면, 즉 중력을 극복하게 되면, 헬리콥터는 뜨게 된다. 양력이 감소하면 비행기는 하강하게 된다.

회전면을 기울이면 헬리콥터는 제자리 비행 상태에서 앞으로 나아가게 된다. 여기서 말하는 회전면이란 회전 날개가 회전중에 만드는 가상적인 면이다. 회전면이 앞쪽으로 기울어지면, 공기를 아래쪽으로 보내서 헬리콥터가 상승할 뿐만 아니라 공기를 약간 뒤로도 보내서 앞으로 나아가기도 한다. (참조 아래 도해) 따라서 회전면을 원하는 방향으로 기울이기만 하면, 헬리콥터를 어느 방향으로든, 옆으로도, 심지어는 뒤로도 움직일 수 있다. 이렇게 하는 조종 장치를 조종사는 오른손으로 쥐는데, 이것을 조종간 또는 사이클릭 스틱이라고 부른다.

이륙하기 전에 반드시 해결해야 하는 또 다른 문제가 있는데, 그것은 주 회전 날개에 의해 생기는 토크 반작용이다. “토크 반작용”이란 무엇인가? 롤러 스케이트를 신고 서서 커다란 렌치로 머리 위에 있는 볼트를 단단히 죄려 한다고 가정해 보자. 렌치를 한 방향으로 돌림에 따라, 몸은 반대 방향으로 돌아가려고 할 것이다. 모든 작용에는 그에 상당하는 반작용이 있다는 과학적인 운동 법칙에 따라 그렇게 된다. 헬리콥터의 경우에도, 엔진이 회전 날개를 한 방향으로 돌리면, 헬리콥터 동체는 반대 방향으로 돌려고 한다. 이 현상을 보정하기 위해 가장 널리 쓰이는 방법은 헬리콥터 꼬리 부분에 설치한 꼬리돌날개 곧 소형 프로펠러다. 조종사는 두 개의 방향 페달을 사용하여 꼬리돌날개의 추력(推力)을 증감할 수 있다. 이렇게 해서 헬리콥터의 비행을 조종할 수 있다.

마지막으로 고려할 조종 장치는 스로틀이다. 조종사는 스로틀 조작을 필요로 하는, 조종 장치들을 사용할 때마다 엔진 회전을 늘 점검해야 한다. 이처럼 엔진 회전수를 늘 점검함으로 서두에 소개된 조종사는 엔진이 완전히 고장나기 전에도 엔진 고장이 생길 위험성을 미리 알았다. 최신 가스터빈 헬리콥터에는, 엔진 속도 제어 방식이 도입되어 이런 수고를 많이 덜게 되었다.

시간 절약 그리고 인명 구조!

헬리콥터는 적절하게도 하늘의 사역마(使役馬)로 불려 왔다. 예를 들면, 1979년 8월에, 맹렬한 폭풍이 영국의 패스넛 요트 경기 대회를 엉망으로 만들어 놓았다. 이른바 “요트 경기 사상 최악의 재난”으로 열다섯 명이 목숨을 잃었다. 헬리콥터 구조반의 활동이 없었다면, 사망자 수는 훨씬 늘었을 것이다. 한 구조 작업 현장에서는, 조종사가 주위의 파도를 살피면서 기체가 파도에 부딪히지 않도록 상승하다가 하강하는 비행을 계속하지 않으면 안 되었다. 뉴스 보도에서는 이것을 “13미터나 되는 위험한 파도 꼭대기 사이를 뛰어넘는 생사를 건” 곡예라고 묘사하였다.

남아프리카의 희망봉 주위를 항해하는 거대한 유조선들은 항구에 들르지 않고도 헬리콥터를 이용해서 신선한 식품과 예비 부품을 받을 수 있으며 심지어는 승무원 교대도 가능하다. 하지만 이것은 매우 어려운 수송 방법이다. 조종사는 유조선의 감속된 속도에 맞춰서 헬리콥터가 갑판 위에 떠 있게 해야 한다. 그 다음 조종사는 배의 좌우 흔들림에 맞추어 가능한 한 충격이 적게 착륙해야 한다.

헬리콥터를 타고 비행하는 기분은 어떠한가?

비행을 좋아하는 사람들에게, 헬리콥터의 기동성은 다른 형태의 동력 비행기 여행과는 비교가 안 되는 스릴을 느끼게 한다. 제자리에 떠 있거나, 서서히 뒤로 또는 옆으로 움직이거나, 아니면 지상에서 50센티미터 정도 떠서 360도 회전할 수 있는 것은 흥미 진진한 경험이다. 이륙시 활주하지 않기 때문에 헬리콥터 비행시에 훨씬 더 안전감을 가질 수 있으며, 비행중에 특히 지면을 스치듯이 날아갈 때면 누구나 이내 시골 풍경에 빠져 들고 만다.

하지만 견습 조종사에게는, 처음에는 헬리콥터 조종이 어려울 것이다. 헬리콥터는 조종 장치들이 매우 민감하고, 날개가 고정된 항공기에 비해 안정성이 덜하기 때문이다. 일단 조종법을 터득하고 나면, 헬리콥터 조종은 재미있을 뿐만 아니라 이·착륙법이 훨씬 단순하기 때문에 일반 비행기보다 쉬울 것이다.

오늘날 헬리콥터는 고도로 발달된 기계다. 진정한 의미에서 하늘의 사역마다. 여호와께서 창조하신 잠자리나 벌새 같은 날개 달린 창조물과 비교하면, 조잡해 보이는 것은 사실이지만, 헬리콥터는 상당히 우수한 기계다. 이제 헬리콥터에 대해 좀더 알게 되었기 때문에, 독자도 한번 타 보고 싶을 것이다!

[12면 삽화]

레오나르도 다 빈치가 설계한 수직 비행기의 설계도

[자료 제공]

Bibliothèque de l’Institut de France, Paris

[12면 삽화]

헬리콥터를 이용한 통근

[13면 삽화]

영국 공군의 항공 해상 구조 작업

[자료 제공]

Courtesy of the Ministry of Defense, London

[13면 삽화]

경찰도 종종 헬리콥터를 사용한다

[13면 도해와 삽화]

(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

조종간으로 회전면의 각도를 조정하며, 이 각도에 따라 비행 방향이 결정된다

회전면

헬리콥터 제자리 비행

후진 비행

전진 비행

컬렉티브 피치 레버

조종간

방향 페달