윙락은 고받음각 영역에서 발생하는 불안정한 롤 특성 중 하나로, 종방향 기체축을 중심으로 스스로 진동하는 현상을 말한다. 윙락 현상은 고받음각 비행 영역을 제한하고 전투 기동 시 조준 성능을 약화시켜 전투기 기동성능 및 작전운용 성능을 크게 저하시킬 수 있으며, 급격하게 불안정해지는 비행 상황에 진입하게 될 수도 있다. 윙락 현상을 검토하고 개선하는 것은 전투기 개발단계에 있어서 필수적인 과정이다. 본 연구는 현재 최종형상으로 결정된 C109 형상을 기준으로 Baseline을 설정하였다. 기본형상에서 전방동체에 얇은 Chine을 적용한 형상, 뭉퉁한 형태의 Blunt nose, 전방동체 장착 각도를 Nose down하여 변형한 형상이다.

윙락이 발생하는 유속을 확인하기 위해 기본형상을 이용하여 세가지 유속에 대한 실험을 수행하였다. 동일 받음각(40˚) 기준으로 유속 변화(10/15/20m/s)에 따른 기본형상의 윙락 특성을 분석한 결과이다. 유속 15m/s에서 오차를 제외하고 규칙적인 롤각 변화 폭이 큰 윙락 현상이 가장 잘 일어나는 것을 확인할 수 있다.

유속 15m/s, 받음각 38˚에서 형상별 윙락을 측정한 결과이다. 예상했던 것과 달리 기본형상에 비하여 형상에 변형을 준 모델은 롤 안정성 향상에 큰 도움이 되지 못하였다. Chine 형상이 없는 T-50 항공기는 고받음각에서 윙락 현상이 두드러지게 발생하였으나, Chine 형상으로 변형한 결과 윙락 현상이 감소하는 결과를 확인하였다. 본 연구에 사용한 C109 모델은 기본형상 자체가 Chine 형상과 음의 장착각도(Nose down)를 가지고 있는 모델이어서 롤 안정성을 갖고 있는 형상이라 판단된다.

스트레이크와 같은 고양력장치에서 발생하는 와류의 불균형을 의도적으로 생성하여 윙락 현상을 확인하기 위해 옆미끄럼각 변화에 따른 롤각 변화를 측정하였다. 유속은 15m/s로 고정시키고, 받음각 40˚에서 측정하였다. 측정한 옆미끄럼각은 사전 예비시험을 통해 윙락 특성 변화가 두드러지게 발생하는 구간으로 선정하였다. 옆미끄럼각이 증가할수록 상대적으로 양쪽의 와류 생성의 불균형에 의한 윙락 현상이 점차 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

​

실험결과 윙락이 발생하는 최적 유속과 받음각은 각각 15m/s, 38˚ ~ 42˚에서 가장 두드러지게 발생함을 확인할 수 있었다. 또한 옆미끄럼각이 커질수록 윙락 현상도 크게 발생했다. Baseline 형상에서 윙락 현상이 가장 약하게 발생하는 것을 확인하였다. 이는 Chine과 Nose down 설계가 기본적으로 반영되어 있어서 고받음각 롤 안정성에 최적화된 형상이라고 판단된다.

​

출처 : 고받음각에서 전투기 전방동체 형상의 윙락 영향성(한국항공우주학회 2019 추계학술대회)

​

​