착륙 장치
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1. 개요
착륙 장치는 항공기나 우주선이 지상이나 다른 천체에 안전하게 착륙하기 위한 장치로, 항공기의 경우 바퀴, 수상기의 경우 플로트, 우주선의 경우 다리 또는 캡슐 형태를 갖는다. 항공기 착륙 장치는 기체의 무게를 지탱하고 충격을 흡수하며, 기어 배치, 접이식, 비상 연장 시스템, 충격 흡수 장치 등의 다양한 유형이 있다. 우주선 착륙 장치는 외계 천체의 환경에 맞게 설계되며, 다리형, 캡슐형, 고정 추력기, 작살 앵커 등의 기술이 사용된다.
항공기의 착륙 장치는 항공기가 지면에 있을 때 이를 지탱하고, 이착륙 시 충격을 완충하며, 지상 활주를 가능하게 하는 장치이다. 일반적으로 앞에 1개, 뒤에 2개가 있으며, 각각 몇 개의 바퀴와 착륙 시 충격을 완충하기 위한 올레오(유압식 완충장치)로 구성된다.
2. 항공기
착륙 장치는 최대 이륙 중량(MTOW)의 2.5~5%를 차지하고 항공기 비용의 1.5~1.75%를 차지하지만, 항공기 동체 직접 정비 비용의 20%를 차지한다.[7] 적절하게 설계된 바퀴는 30ton을 지탱하고, 지상 속도 300km/h를 견디며, 500000km의 거리를 굴러갈 수 있다. 이 바퀴는 20,000시간의 분해 정비 간격과 60,000시간 또는 20년의 수명을 가진다.[7]
초기 항공기인 기구나 비행선에는 특별한 가동 기구가 없었으며, 곤돌라 아랫면이 착륙 시 지면에 닿았다. 오토 릴리엔탈의 행글라이더는 조종사 스스로 이착륙을 했다. 초기 비행기에는 기체에 고정된 착륙 장치가 사용되었지만, 비행기의 고속화, 고성능화가 진행됨에 따라 공기 저항, 기동성, 공력 특성을 고려하여 접이식(수납식)이 늘어나게 되었다.
고정식은 복잡한 기구를 필요로 하지 않고 경량이며 튼튼하기 때문에 소형기에서 주로 사용된다. 특히 훈련생의 거친 착륙이 많은 초등 연습기나 곡예 비행기에서 고정식의 이점이 많다. 고정식에서는 공기 저항을 줄이기 위해 강하 다리를 공기 저항이 적어지는 형태로 하거나, 타이어를 휠 커버(스패츠)로 덮는 등의 방법을 사용한다.[113] 에어 레이스용 기체는 휠 커버나 강하 다리의 형태가 시간에 영향을 미치므로 특주품으로 교체되는 경우도 있다.[114]
수상기용 플로트는 착륙 시 큰 충격을 견디는 신뢰성이 우선시되며, 기체에 수납하는 것도 어려우므로 기본적으로 고정식이다.
글라이더는 공기 저항을 최소한으로 하기 위해 강하 장치를 탑재하지 않고, 동체 하부를 긁어 이착륙하는 설계가 많지만, 취급성을 우선시하여 접지하는 부분만 노출시킨 차륜을 가진 기체나, 격납식도 등장하고 있다.
헬리콥터는 금속 막대나 파이프로 구성된 간소한 다리 "스키드"(Skid)가 사용되어 왔다. 최근에는 바퀴를 갖춘 고정 다리가 등장했으며, 접이식 바퀴를 채용한 모델도 존재한다.
항공기는 지상 활주 및 이착륙 시 시미 현상이라는 악성 진동을 발생시킬 수 있다. 이를 제동하는 장치가 시미 댐퍼이며, 앞바퀴 또는 미륜의 급격한 회전 움직임을 제한하여 진동을 억제한다.
함재기는 어레스팅 후크를 사용하여 어레스팅 와이어로 급제동될 때 큰 충격을 받으므로, 육상기보다 견고한 착륙 장치를 가진다.
착륙 장치는 제1차 세계 대전까지 미륜식이 일반적이었으나, 제2차 세계 대전 이후 제트기를 비롯한 대부분의 기체가 전륜식 착륙 장치를 갖추게 되었다.
항공기 대형화에 따라 더 많은 바퀴가 필요하게 되었고, 주각은 보기화되었다.
공중모함에 "이착함"하기 위한 기능이 부여된 기체도 있다.[148]
탠덤식 착륙 장치는 동체가 가늘고 전폭이 넓은 군용기나 글라이더에서 채택되었다.
이륙 후 바퀴를 투기하는 항공기도 있었다.
테일 시터(Tail sitter) 방식은 수직 이착륙기의 한 형태로 연구되었으나, 실용화되지는 않았다.
무한궤도(캐터필러)를 착륙 장치에 적용하는 방안이 고안되어 시험되었으나, 실용화되지는 못했다.[161]
행글라이더, 패러글라이더 등은 사람이 기체를 짊어지고 이착륙하며, 착륙 장치를 조종·탑승자가 담당한다.
2. 1. 기어 배치
바퀴식 착륙 장치는 일반적으로 다음과 같이 네 가지 유형으로 나뉜다.
| 유형 | 설명 | 특징 | 예시 |
|---|---|---|---|
| 재래식 착륙 장치 (테일드래거) | 항공기 앞쪽에 두 개의 주 바퀴, 뒤쪽에 작은 바퀴나 스키드가 있는 형태 | 프로펠러와 지면 사이 간격 확보에 유리하지만, 이착륙이 어렵고 그라운드 루프 현상이 발생할 수 있다. | 파이퍼 컵 |
| 삼륜식 착륙 장치 | 날개 아래 두 개의 주 바퀴, 기수에 작은 바퀴가 있는 형태 | 현대 항공기에 가장 널리 쓰이며, 이착륙이 쉽고 안정성이 높다. | 세스나 152 |
| 자전거형 착륙 장치 | 동체 아래 무게 중심 앞뒤에 주 기어와 노즈 기어가 있고, 날개에 아웃리거가 있는 형태 | 동체 양쪽에 주 착륙 장치를 부착하거나 보관할 공간이 부족할 때 사용된다. | 록히드 U-2, AV-8B 해리어 |
| 사륜식 착륙 장치 | 자전거형과 유사하나, 앞뒤 위치에 측면으로 배치된 두 세트의 바퀴가 있는 형태 | 대형 화물 컨테이너 부착 등에 쓰인다. | 페어차일드 XC-120 팩플레인 |
헬리콥터는 크기와 역할에 따라 스키드, 폰툰 또는 바퀴를 사용한다. 항공기 착륙 장치는 경비행기의 고체 충격 흡수 장치가 장착된 바퀴와 대형 항공기의 공기/오일 완충 지주를 포함한다.
2. 1. 1. 재래식 착륙 장치 (테일드래거)
항공기 앞쪽에 두 개의 주 바퀴가 있고 뒤쪽에 훨씬 작은 바퀴나 스키드가 하나 있는 형태를 재래식 착륙 장치 또는 테일드래거(Taildragger)라고 하며, 프로펠러 시대에 일반적이었다. 헬리콥터의 이와 동일한 배열은 삼륜식 꼬리 바퀴라고 한다.[8]테일드래거 배열은 초기 프로펠러 시대에 일반적이었는데, 프로펠러와 지면 사이의 간격을 더 크게 확보할 수 있었기 때문이다. 하지만 대부분의 현대 항공기는 삼륜식 착륙 장치를 사용한다. 테일드래거는 착륙과 이륙이 더 어렵다고 여겨지며, 이는 배열 자체가 불안정하여 직진 비행에서 약간만 벗어나도 스스로 수정되지 않고 그라운드 루프 현상이 심해지는 경향이 있기 때문이다. 따라서 특별한 조종사 훈련이 필요하다.
B-29 슈퍼포트리스, 보잉 727 트라이제트, 콩코드와 같은 일부 항공기는 삼륜식 착륙 장치에 작은 꼬리 바퀴나 스키드/범퍼를 추가하여 이륙 시 과도한 회전으로 인해 동체 하단이 손상되는 테일스트라이크를 방지하기도 한다. 격납식 재래식 착륙 장치를 갖춘 일부 항공기에는 고정식 꼬리 바퀴가 있기도 하다. 호어너는 Bf 109 고정식 꼬리 바퀴의 항력을 추정하고 조종석 캐노피와 같은 다른 돌출부의 항력과 비교했다.[9]
2. 1. 2. 삼륜식 착륙 장치
삼륜식 착륙 장치는 날개 아래에 두 개의 주 바퀴(또는 바퀴 어셈블리)가 있고 기수에 세 번째 작은 바퀴가 있는 형태이다. PZL.37 워스는 단일 완충 장치에 쌍륜을 장착한 최초의 폭격기였다.[8] 현대 항공기에서 가장 일반적인 방식으로, 조종이 쉽고 안정성이 높아 초보 조종사도 쉽게 다룰 수 있다. 헬리콥터의 이와 동일한 배열은 삼륜식 노즈 기어라고 한다.[8]삼륜식 착륙 장치는 이륙 시 과도한 회전으로 동체 하단이 손상되는 것을 방지하기 위해 작은 꼬리 바퀴 또는 스키드/범퍼를 추가할 수 있는데, 이로 인해 테일 스트라이크가 발생할 수 있다. 테일 스트라이크 방지 기능이 있는 항공기에는 B-29 슈퍼포트리스, 보잉 727, 콩코드가 있다.
2. 1. 3. 자전거형 착륙 장치
탠덤 또는 자전거형 착륙 장치는 동체 아래 무게 중심 (CG) 앞뒤에 주 기어와 노즈 기어가 있고 날개에 아웃리거가 있는 형태이다. 이러한 형태는 동체의 양쪽에 주 착륙 장치를 부착하거나 격납했을 때 보관할 편리한 위치가 없을 때 사용된다. 록히드 U-2 정찰기와 해리어 점프 제트가 대표적인 예이다. 보잉 B-52는 이와 유사하지만 앞뒤 기어 각각에 나란히 두 개의 쌍륜 장치가 있다.[8]2. 1. 4. 사륜식 착륙 장치
페어차일드 XC-120 팩플레인은 사륜식 착륙 장치를 사용한 대표적인 항공기이다. 사륜식 착륙 장치는 자전거형과 유사하지만, 앞뒤 위치에 측면으로 배치된 두 세트의 바퀴를 가진 형태이다.[11] 레이머(Raymer)는 보잉 B-52의 착륙장치를 사륜식으로 분류하기도 한다.[10] XC-120 팩플레인은 동체 아래에 대형 화물 컨테이너를 부착하기 위해 엔진 나셀에 사륜식 기어가 장착되었다.[11]2. 2. 접이식 착륙 장치
비행 중에는 공기 저항을 줄이기 위해 착륙 장치를 날개나 동체 속에 수납한다. 이러한 방식을 접이식 착륙 장치라고 부른다.초기 비행기에는 기체에 고정된 착륙 장치가 사용되었지만, 비행기의 고속화, 고성능화가 진행됨에 따라 공기 저항, 기동성, 공력 특성을 고려하여 접이식(수납식)이 늘어나게 되었다. 따라서, 고정식은 험한 지형에서의 이착륙을 고려하여 저속으로 비행하는 기체에 한정되었다.
현재 대부분의 비행기는 접이식이지만, 이를 위한 기구는 비행 중에는 불필요한 무게가 되며, 유지 보수 작업도 늘어난다. 게다가 고장이나 조작 실수로 인해 착륙 장치가 펼쳐지지 않아 불시착이나 동체 착륙이 되는 항공 사고가 종종 발생한다[109]。 장거리 비행 기종에서는 공기 저항을 줄이기 위해 격납 시 커버로 덮는 설계를 주로 사용하지만, 보잉 737과 같은 단거리 여객기에서는 커버를 없애 경량화하거나 타이어 냉각을 위해 주각을 기체의 "홈"에 끼워 타이어 측면을 노출시키는 유형도 있다[110]。 신메이와 공업의 비행정 US-1 및 US-2는 선체의 수밀 신뢰성을 높이기 위해 주각에서 수밀 부위를 다리의 회전 기부에 한정하고, 격납부 전체를 덮는 커버는 생략하여 주각 타이어가 격납 후에도 기체 밖으로 노출된다. A-10 (항공기)는 동체 착륙에 대비하여 주각 수납 시에도 수납부에서 접지면(타이어 외주)이 일부 노출된다.
고고도를 장시간 비행하는 국제선 여객기에서는 항공기에 부착된 빙괴가 착륙 장치 전개(기어 다운)에 의해 공항 부근에 낙하하는 사례가 있어[111], 나리타 공항에서는 낙하물 발생 방지를 위해 도착 항공기에 기어 다운을 태평양 상에서 하도록 하는 조치(해상 다리 내리기)를 의무화하고 있지만, 연간 약 3건(대략 10만 편당 1회 비율) 정도 발생하고 있다[112]。
2. 2. 1. 접이식 착륙 장치의 작동 방식
비행 중 항력을 줄이기 위해 착륙 장치는 날개나 동체 안으로 들어가 바퀴가 주변 표면과 평행하게 되거나 문 뒤에 숨겨진다. 이를 ''접이식 착륙 장치''라고 한다. 바퀴가 완전히 들어가지 않고 부분적으로 노출된 경우는 반접이식 착륙 장치라고 한다.
대부분의 접이식 착륙 장치는 유압식으로 작동하지만, 일부는 전기식으로, 매우 가벼운 항공기에서는 수동으로 작동하기도 한다. 착륙 장치는 휠 웰(wheel well)이라는 격납고에 보관된다.
조종사는 "세 개의 녹색등(three green lights)"을 통해 착륙 장치가 내려와 잠겼는지 확인한다. 이는 노즈 휠/테일 휠과 두 개의 메인 기어의 전기 표시등(또는 기계식 표시 장치의 페인트 칠된 패널)을 가리킨다.[12] 녹색등이 깜빡이거나 빨간색등이 켜져 있으면 기어가 이동 중이며 위 또는 아래로 잠기지 않았음을 나타낸다. 기어가 완전히 수납되면 표시등이 꺼지는 경우도 있다.[12]
착륙 장치 작동에는 중복 시스템이 사용되며, 보잉 747처럼 여러 개의 독립적인 유압 시스템과 메인 착륙 장치 포스트를 갖춘 경우도 있다.[13] 경비행기에서는 전원 고장 시 수동 크랭크나 펌프, 또는 기계적인 자유 낙하 메커니즘을 이용한 비상 연장 시스템을 사용할 수 있다.
인입 장치는 항공기의 안전 운항에 매우 중요하며, 다리 격납부(도어)의 개폐를 포함하여 많은 기체에서 모터 구동(전동식) 또는 유압(유압식)을 사용한다. 전동식은 주로 소형기에, 유압식은 주로 대형기에 사용된다.[124] 조종실의 스위치, 레버 또는 핸들을 조작하면 다음과 같이 작동한다.
- 다리를 내릴 때: 업 록[125]이 해제되고 다리 격납부 도어가 열린 후,[126] 다리가 격납부에서 나와 내려간다. 완전히 내려가면 다운 록[127]이 작동한다.
- 다리를 올릴 때: 다운 록이 해제되고 다리가 격납부로 들어가 수납된 후, 다리 격납부 도어가 닫히고 업 록이 작동한다.
다리와 격납 덮개의 업 록과 다운 록은 기계적인 기구 또는 래치 실린더로 작동하는 래치 후크에 의해 이루어진다. 조종실에는 다리 위치 지시기와 경보 장치가 있다.
- 다리 위치 지시기: 기계적 기구 또는 래치 실린더 작동 스위치의 신호를 받아 다리의 움직임과 위치를 육안으로 확인한다.
- 다리 경보 장치: 인입 장치의 다리가 하나라도 다운 록되지 않은 상태에서 엔진 출력을 아이들(idling) 상태까지 낮추면 경적음과 적색 경고등이 작동한다.
동력 계통 고장에 대비하여 비상 다리 하강 장치가 장비되어 있다.[117]
- 유압식: 조종실의 이머전시 릴리즈 핸들을 조작하여 다리의 업 록을 해제하고 자중으로 내리거나, 수동/전동 펌프의 유압으로 강제로 내린다.
- 전동식: 수동 핸들을 돌려 다리를 내린다.
초기에는 다리가 내려져 잠기면 주익 윗면에서 막대가 튀어나오는 기계식 지시 장치가 사용되었으나, 현대에는 전기 스위치나 센서로 감지하여 조종석 램프를 점등시키는 방식이 주로 사용된다.
2. 2. 2. 비상 연장 시스템
착륙 장치에 문제가 생겼을 때를 대비하여 비상 연장 시스템이 마련되어 있다. 비상 연장 시스템에는 대체 유압 시스템, 수동 크랭크, 압축 공기(질소), 화공품, 자유 낙하 시스템 등 다양한 방식이 사용된다.[86]자유 낙하 또는 중력 낙하 시스템은 중력을 이용하여 착륙 장치를 아래로 내려 고정시킨다. 조종사는 조종석 내 스위치나 기계식 핸들을 조작하여 업-록(Up-Lock)을 해제하고, 중력이 작용하여 착륙 장치가 아래로 펼쳐지게 한다. 착륙 장치가 완전히 내려오면 기계적으로 고정되어 안전하게 착륙할 수 있게 된다.[87]
경비행기는 전원 고장 시 수동 크랭크나 펌프를 이용하거나, 기계적인 자유 낙하 메커니즘을 통해 업 록을 해제하고 중력으로 착륙 장치를 내리는 비상 연장 시스템을 사용할 수 있다.
2. 3. 충격 흡수 장치
비행기가 착륙할 때 발생하는 충격을 완화하기 위해 다양한 형태의 충격 흡수 장치가 사용된다. 여기에는 유압식 완충장치(올레오) 등이 사용된다.[7] 초기 항공기에는 특별한 가동 기구가 없었으며, 오토 릴리엔탈의 행글라이더는 조종사 스스로 이착륙을 했다. 이후 등장한 초기 비행기에는 기체에 고정된 착륙 장치가 사용되었지만, 비행기의 고속화, 고성능화가 진행됨에 따라 공기 저항, 기동성, 공력 특성 등을 고려하여 격납식(수납식)이 늘어나게 되었다.함재기는 어레스팅 후크를 사용하여 어레스팅 와이어로 급제동될 때, 수 미터 높이에서 거의 수직으로 갑판에 부딪히게 되며, 다리에는 자중의 몇 배나 되는 충격이 가해진다. 이러한 이유로 함재기의 착륙 장치는 육상기보다 견고한 구조로 되어 있다.
항공기는 지상 활주 및 이착륙 시 완충 장치에 의한 작동유의 감쇠 작용이 작용하는 경우나, 다수의 바퀴가 각 바퀴의 회전 속도가 비대칭적인 상태에서 진행 방향을 유지하려는 경우 악성 진동을 발생시킨다. 이 진동 현상은 시미 현상이라고 불리며, 이를 제동하는 장치가 시미 댐퍼이다.
2. 3. 1. 올레오 완충 지주
Oleo strut영어는 대형 항공기에서 주로 사용되는 착륙 장치 구성 요소로, 공기와 오일을 이용하여 착륙 시 발생하는 충격을 흡수한다.2. 3. 2. 고체 충격 흡수 장치
경비행기에서 주로 사용되는 고체 충격 흡수 장치는 스프링 강철 바 등을 이용하여 착륙 시 발생하는 충격을 흡수한다.2. 4. 대형 항공기
항공기 중량이 증가함에 따라 더 많은 바퀴가 추가되었고, 활주로 두께도 활주로 하중 제한을 유지하기 위해 증가했다. 1916년 독일의 대형 제1차 세계 대전 장거리 폭격기인 체펠린-슈타켄 R.VI는 착륙 장치에 18개의 바퀴를 사용했는데, 앞바퀴 지주에 2개의 바퀴, 주 착륙 장치에 16개의 바퀴가 장착되어 있었으며, 각 탠덤 엔진 나셀 아래에 4개씩 나란히 배열되어 있어 거의 12ton의 적재 중량을 지탱할 수 있었다.[7]화물기에서 여러 개의 "탠덤 바퀴"는 현대식 설계에서 동체 하단 측면에 격납 가능한 주 착륙 장치로 장착되었으며, 제2차 세계 대전 중 실험적인 독일 아라도 Ar 232 화물기에서 처음 사용되었다. 이 항공기는 지상에서 더 무거운 하중을 처리하기 위해 동체 중심선 바로 아래에 11개의 "트윈" 고정 바퀴 세트를 사용했다.[14] 오늘날의 많은 대형 화물기는 격납식 주 착륙 장치 설정에 이 배열을 사용하며, 일반적으로 중앙 동체 구조의 하단 모서리에 장착된다.
프로토타입 컨베어 XB-36은 대부분의 무게를 2개의 주 바퀴에 실었는데, 활주로 두께가 최소 약 55.88cm이어야 했다. 생산 항공기는 4륜 보기를 2개 사용했기 때문에 B-29에 적합한 모든 비행장을 사용할 수 있었다.[15]
비교적 가벼운 록히드 제트스타 비즈니스 제트기는 약 19.96kg을 지지하는 4개의 바퀴가 필요했으며, 약 25.40cm 두께의 유연한 아스팔트 포장이 필요했다. 약 95.25kg의 보잉 727-200은 두 다리에 4개의 타이어가 있는 주 착륙 장치에 약 50.80cm 두께의 포장이 필요했다. 약 200.94kg의 맥도넬 더글러스 DC-10-10은 두 다리에 8개의 바퀴가 있어 두께가 약 63.50cm로 증가했다. 더 무거운 약 253.10kg의 DC-10-30/40은 첫 번째 보잉 747-100과 같이 10개의 바퀴를 위한 세 번째 주 다리를 사용하여 동일한 두께의 포장에서 운용할 수 있었다. 보잉 747-100는 네 다리에 16개의 바퀴가 있으며 무게는 약 317.51kg이다. 비슷한 무게의 록히드 C-5는 24개의 바퀴를 사용하며, 약 45.72cm 두께의 포장이 필요하다.[16]
맥도넬 더글러스 DC-10-30/40의 동체 중심선에 있는 트윈 바퀴 유닛은 MD-11 여객기에 유지되었으며, 동일한 구성이 초기 275ton의 에어버스 A340-200/300에 사용되었으며, 더 무거운 380ton의 에어버스 A340-500/-600의 완전한 4륜 착륙 장치 보기로 발전했다.[17][18] 최대 약 351533.80kg의 보잉 777은 3축 보기가 2개 있는 12개의 주 바퀴를 가지고 있으며, 이는 이후의 에어버스 A350과 같다.
575ton의 에어버스 A380은 각 날개 아래에 4륜 보기를 가지고 있으며, 동체 아래에 2개의 6륜 보기 세트가 있다.[19] 최대 화물기인 640ton의 안토노프 An-225는 소형 안토노프 An-124와 같이 트윈 지주 앞바퀴 장치에 4개의 바퀴가 있고, 28개의 주 착륙 장치 바퀴가 있다.[20]
97ton의 A321neo는 15.7 bar (228 psi)로 팽창된 트윈 바퀴 주 착륙 장치를 가지고 있으며,[21] 280ton의 A350-900은 17.1 bar (248 psi)로 팽창된 4륜 주 착륙 장치를 가지고 있다.[22]
2. 5. STOL 항공기
사브 37 비겐은 캐리어형, 플레어 없는 착륙 기술을 채택하여 터치다운 분산을 줄여야 하는 경우, 더 높은 하강률 요구 사항을 갖춘 착륙 장치를 사용했다. 이 착륙 장치는 초당 5m의 충격을 견디도록 설계되었으며, HUD를 사용하여 분산을 300m에서 100m로 줄일 수 있었다.[23]드 해빌랜드 캐나다 DHC-4 카리부는 가파른 접근 방식으로 부양 없이 착륙하기 위해 긴 스트로크 다리를 사용했다.[24]
2. 6. 수상 운용
바퀴 대신 플로트(float)를 달아 물 위에서 이착륙하는 것을 수상기라고 한다. 동체가 보트형으로 되어 있고, 수상에서 이착륙하는 것을 비행정이라고 한다.
플로트기는 2개 또는 3개의 유선형 플로트를 가지고 있으며, 수륙양용 플로트는 육상 운용을 위해 접을 수 있는 바퀴가 있다. 수륙양용기는 "보트" 선체/플로트와 접을 수 있는 바퀴를 모두 갖추고 있어 육상과 수상에서 모두 운용 가능하다.
해변 장비는 비수륙양용 플로트기나 비행기를 육상에서 조종할 수 있는 분리 가능한 바퀴형 착륙 장치이다. 이는 항공기 유지보수 및 보관에 사용되며, 항공기에 탑재되거나 슬립웨이에 보관된다. 해변 장비는 개별 탈착식 바퀴 또는 항공기 전체를 지지하는 받침대로 구성될 수 있다. 전자의 경우 항공기가 물에 있는 상태에서 수동으로 부착 또는 분리되며, 후자의 경우 항공기는 받침대 위로 조종된다.
헬리콥터는 플로트나 선체를 이용하여 물에 착륙할 수 있다.
거친 물에서의 선체와 파도 측면 간의 고속 충격을 줄이기 위해 하이드로 스키를 사용할 수 있다. 하이드로 스키는 보트 선체의 필요성을 대체하고 후방에서 활주하는 일반 동체만 있으면 된다. 바퀴가 있는 스키는 해변이나 부유식 바지선에서 비행을 시작하고 종료하는 육상 기반 항공기에 사용할 수 있다. 바퀴가 있는 하이드로 스키는 페어차일드 C-123의 다목적 착륙 장치 개조로 시연되었으며, 이는 판토-베이스[36] 스트루코프 YC-134로 알려져 있다. 컨베어 F2Y 씨 다트는 처음부터 하이드로 스키로 설계된 수상기 시제품 전투기였다. 이 스키에는 지상 처리를 위한 작은 바퀴와 동체에 세 번째 바퀴가 통합되어 있었다.
1950년대에 하이드로 스키는 대형 피스톤 엔진 항공기의 불시착 보조 장치로 구상되었다.[37] 록히드 컨스텔레이션, 더글러스 DC-4, 록히드 넵튠의 모델을 사용한 수조 테스트 결과, 불시착과 관련된 치명적인 손상을 방지하여 생존 및 구조 가능성이 크게 향상될 것이라는 결론이 나왔다.[38]
2. 6. 1. 비행정
비행정은 배 선체의 형태를 가진 하부 동체로 부력을 얻는다.[25] 날개에 장착된 플로트 또는 짧은 날개 모양의 스폰슨이 안정성을 위해 추가된다. 스폰슨은 동체의 하단 측면에 부착된다.[25]이륙을 위해서는 물에 떠 있는 위치에서 표면을 활주하기 위해 스텝과 활주 바닥이 필요하다. 착륙을 위해서는 물 표면과의 충격을 줄이기 위해 갈라지는 동작이 필요하다. V자형 바닥은 물을 가르고, 차인은 물보라를 꺾어 항공기의 취약한 부분이 손상되는 것을 방지한다. 스프레이 스트립 또는 거꾸로 된 거터를 사용하여 추가적인 스프레이 제어가 필요할 수 있다. 스텝은 중력 중심 바로 뒤, 선체에 추가되어 물이 후방에 달라붙는 것을 막아 항공기가 비행 속도로 가속할 수 있도록 한다. 스텝은 통풍 공기로 알려진 공기가 후방에 있는 물의 흡입을 끊도록 한다.[25] 가와니시 H8K에는 두 개의 스텝이 사용되었다.[26] 스텝은 비행 중 항력을 증가시킨다. 스텝으로 인한 항력 기여는 페어링으로 줄일 수 있다. 페어링된 스텝은 쇼트 선더랜드 III에 도입되었다.[27]
수상기 설계자들의 한 가지 목표는 매우 거친 물에서도 일상적인 운용이 가능한 대양 수상기를 개발하는 것이었다. 이로 인해 수상기 선체 구성이 변경되었다. 높은 길이/폭 비율의 선체와 연장된 후방은 거친 물에서의 성능을 향상시켰다.[28] 너비보다 훨씬 긴 선체는 또한 비행 중 항력을 감소시켰다.[29] 마틴 말린의 실험적 개발인 마틴 M-270은 코와 꼬리에 각각 6피트를 추가하여 얻은 15의 더 큰 길이/폭 비율을 가진 새로운 선체로 시험되었다.[29] 파도와의 충격을 줄이기 때문에 이착륙 속도를 낮추면 거친 바다에서의 성능을 향상시킬 수 있다. 신메이와 US-1A는 블로운 플랩과 모든 제어면을 갖춘 STOL 수륙양용기이다. 약 45노트의 비교적 낮은 속도로 착륙하고 이륙할 수 있는 능력과 선체의 유압적 특징, 긴 길이/폭 비율[30] 및 거꾸로 된 스프레이 거터는 15피트의 파도 높이에서 운용할 수 있도록 한다.[31] 거꾸로 된 거터는 스프레이를 프로펠러 디스크 뒤쪽으로 유도한다.[32]
미끄럼틀과 부표 사이, 이착륙 구역 사이에서 저속 기동이 필요하다. 수상기에는 리퍼블릭 RC-3 시비에서 베리에프 A-40에 이르기까지 다양한 크기의 워터 러더가 사용된다.[33] 마틴 말린[34]과 마틴 시마스터에는 하이드로 플랩이 사용되었다. 후방의 물 속에 잠긴 하이드로플랩은 속도 브레이크 또는 러더로 차등적으로 작동한다. 스케그로 알려진 고정 핀은 방향 안정성을 위해 사용되었다. 스케그는 가와니시 H8K 비행정 선체의 두 번째 스텝에 추가되었다.[35]
2. 6. 2. 플로트기
비행정은 배 선체의 형태를 가진 하부 동체로 부력을 얻는다. 날개에 장착된 플로트 또는 짧은 날개 모양의 스폰슨이 안정성을 위해 추가된다. 스폰슨은 동체의 하단 측면에 부착된다.플로트기는 두 개 또는 세 개의 유선형 플로트를 가지고 있다. 수륙양용 플로트는 육상 운용을 위해 접을 수 있는 바퀴가 있다.
수륙양용기는 일반적으로 "보트" 선체/플로트와 접을 수 있는 바퀴, 두 개의 뚜렷한 착륙 장치를 가지고 있어 육상 또는 수상에서 운용할 수 있다.
해변 장비는 비수륙양용 플로트기 또는 비행기를 육상에서 조종할 수 있는 분리 가능한 바퀴형 착륙 장치이다. 이는 항공기 유지보수 및 보관에 사용되며 항공기에 탑재되거나 슬립웨이에 보관된다. 해변 장비는 개별 탈착식 바퀴 또는 항공기 전체를 지지하는 받침대로 구성될 수 있다. 전자의 경우 해변 장비는 항공기가 물에 있는 상태에서 수동으로 부착 또는 분리된다. 후자의 경우 항공기는 받침대 위로 조종된다.
헬리콥터는 플로트 또는 선체와 플로트를 사용하여 물에 착륙할 수 있다.
이륙을 위해서는 물에 떠 있는 위치에서 표면을 활주하기 위해 스텝과 활주 바닥이 필요하다. 착륙을 위해서는 물 표면과의 충격을 줄이기 위해 갈라지는 동작이 필요하다. V자형 바닥은 물을 가르고, 차인은 물보라를 꺾어 항공기의 취약한 부분이 손상되는 것을 방지한다. 스프레이 스트립 또는 거꾸로 된 거터를 사용하여 추가적인 스프레이 제어가 필요할 수 있다. 스텝은 중력 중심 바로 뒤, 선체에 추가되어 물이 후방에 달라붙는 것을 막아 항공기가 비행 속도로 가속할 수 있도록 한다. 스텝은 통풍 공기로 알려진 공기가 후방에 있는 물의 흡입을 끊도록 한다.[25] 가와니시 H8K에는 두 개의 스텝이 사용되었다.[26] 스텝은 비행 중 항력을 증가시킨다. 스텝으로 인한 항력 기여는 페어링으로 줄일 수 있다. 페어링된 스텝은 쇼트 선더랜드 III에 도입되었다.[27]
수상기 설계자들의 한 가지 목표는 매우 거친 물에서도 일상적인 운용이 가능한 대양 수상기를 개발하는 것이었다. 이로 인해 수상기 선체 구성이 변경되었다. 높은 길이/폭 비율의 선체와 연장된 후방은 거친 물에서의 성능을 향상시켰다.[28] 너비보다 훨씬 긴 선체는 또한 비행 중 항력을 감소시켰다.[29] 마틴 말린의 실험적 개발인 마틴 M-270은 코와 꼬리에 각각 6피트를 추가하여 얻은 15의 더 큰 길이/폭 비율을 가진 새로운 선체로 시험되었다.[29] 파도와의 충격을 줄이기 때문에 이착륙 속도를 낮추면 거친 바다에서의 성능을 향상시킬 수 있다. 신메이와 US-1A는 블로운 플랩과 모든 제어면을 갖춘 STOL 수륙양용기이다. 약 45노트의 비교적 낮은 속도로 착륙하고 이륙할 수 있는 능력과 선체의 유압적 특징, 긴 길이/폭 비율[30] 및 거꾸로 된 스프레이 거터(예:)는 15피트의 파도 높이에서 운용할 수 있도록 한다.[31] 거꾸로 된 거터는 스프레이를 프로펠러 디스크 뒤쪽으로 유도한다.[32]
미끄럼틀과 부표 사이, 이착륙 구역 사이에서 저속 기동이 필요하다. 수상기에는 리퍼블릭 RC-3 시비에서 베리에프 A-40에 이르기까지 다양한 크기의 워터 러더가 사용된다.[33] 마틴 말린[34]과 마틴 시마스터에는 하이드로 플랩이 사용되었다. 후방의 물 속에 잠긴 하이드로플랩은 속도 브레이크 또는 러더로 차등적으로 작동한다. 스케그로 알려진 고정 핀은 방향 안정성을 위해 사용되었다. 스케그는 가와니시 H8K 비행정 선체의 두 번째 스텝에 추가되었다.[35]
거친 물에서의 선체와 파도 측면 간의 고속 충격은 더 높은 속도에서 선체를 물 밖으로 유지하는 하이드로 스키를 사용하여 줄일 수 있다. 하이드로 스키는 보트 선체의 필요성을 대체하고 후방에서 활주하는 일반 동체만 필요하다. 또는 바퀴가 있는 스키는 해변이나 부유식 바지선에서 비행을 시작하고 종료하는 육상 기반 항공기에 사용할 수 있다. 바퀴가 있는 하이드로 스키는 페어차일드 C-123의 다목적 착륙 장치 개조로 시연되었으며, 이는 판토-베이스[36] 스트루코프 YC-134로 알려져 있다. 처음부터 하이드로 스키로 설계된 수상기는 컨베어 F2Y 씨 다트 시제품 전투기였다. 스키에는 지상 처리를 위한 작은 바퀴와 동체에 세 번째 바퀴가 통합되어 있었다.
1950년대에 하이드로 스키는 대형 피스톤 엔진 항공기의 불시착 보조 장치로 구상되었다.[37] 록히드 컨스텔레이션, 더글러스 DC-4 및 록히드 넵튠의 모델을 사용하여 수행된 수조 테스트는 불시착과 관련된 치명적인 손상을 방지함으로써 생존 및 구조의 가능성이 크게 향상될 것이라고 결론지었다.[38]
2. 6. 3. 수륙양용기
물 위에서 발착하는 수상기는 바퀴 대신 플로트(float)를 사용한다. 비행정은 동체가 보트형으로 되어 있어 수상에서 발착한다.수륙양용기는 육상과 수상에서 모두 운용 가능하도록 "보트" 선체/플로트와 접을 수 있는 바퀴를 모두 갖추고 있다.
2. 7. 함상 운용
항공모함에 착륙하는 고정익 항공기는 착륙 플레어 없이 갑판에 항공기를 착륙시켜야 하기 때문에 더 높은 강하율 요구 사항을 충족해야 한다.[39] 항공기에 따라 캐터펄트 발진 요구 사항과 관련된 다른 기능들이 있다. 예를 들어, 영국 해군에서 운용된 맥도넬 더글러스 F-4 팬텀 II는 발진 시 날개 자세를 설정하기 위해 앞바퀴 다리를 연장해야 했다.[39] 블랙번 버캐니어는 필요한 기수 들림 자세를 설정하기 위해 테일 스키드로 끌어 내려졌다.스키 점프대를 사용하는 항공기의 착륙 장치는 0.5g의 하중을 받으며, 이는 착륙 충격보다 훨씬 더 오래 지속된다.[40]
헬리콥터는 갑판에 고정하기 위한 데크 잠금 작살을 가질 수 있다.[41]
2. 8. 비행 중 사용
일부 항공기는 착륙 장치를 속도 제어 장치로 사용하기도 한다.투폴레프 Tu-22R의 경우, 주 착륙 장치를 유연하게 장착하여 항공기 플러터 속도를 550kn까지 높였다. 보기(bogie)는 방진 장치와 스프링의 제어 하에 엔진 내에서 진동하며 플러터 방지 장치 역할을 했다.[42]
2. 9. 다른 항공기와의 부품 공유
일부 실험 항공기는 프로그램 비용을 절감하기 위해 기존 항공기의 착륙 장치를 사용했다. 마틴 마리에타 X-24는 노스아메리칸 T-39/노스롭 T-38의 앞바퀴/메인 기어를, 그루먼 X-29는 노스롭 F-5/제너럴 다이내믹스 F-16의 착륙 장치를 사용했다.[43]2. 10. 기타 유형
스키는 항공기가 눈으로 덮인 표면에 착륙해야 할 때 사용되는 착륙 장치이다. 보통 스키 또는 바퀴와 스키의 조합으로 구성된다.[11]일부 항공기는 이륙 시 바퀴를 사용하고, 착륙 시에는 스키드나 이와 유사한 간단한 장치로 착륙하기 위해 착륙 장치를 동체에서 분리(jettisoning)하여 공기 저항을 줄인다. 이때 바퀴는 때때로 별도의 "돌리"(주 바퀴 전용) 또는 "트롤리"(노즈 기어와 함께 3륜 세트) 섀시의 일부인 차축에 장착된다.[44][45]
제2차 세계 대전 당시 일부 항공기는 주 착륙 장치를 접을 때 90° 회전시켜 바퀴를 효율적으로 수납했다. 이 방식은 주 바퀴가 주기어 지주의 하단 위나 날개, 엔진 나셀 내부에 평평하게 놓이도록 했다.[46]
대부분의 제2차 세계 대전 단발 전투기는 측면 접이식 주 기어를 채택했으며, 지상 조종성 향상을 위해 "내려진" 위치에서 앞으로 기울어졌다. 접힌 위치에서는 주 바퀴가 지상에서 일정 거리 뒤에 배치되었다.
보우트 F7U 커틀러스의 주륜은 앞뒤 위치 사이에서 약 50.80cm 이동할 수 있었다. 앞쪽 위치는 이륙 시 피치 제어를 위한 더 긴 지레팔과 더 큰 기수 들림 자세를 제공하기 위해 사용되었고, 뒤쪽 위치는 착륙 시 바운스를 줄이고 지상 활주 중 뒤집힐 위험을 줄이기 위해 사용되었다.[47]
호커 시들리 해리어와 록히드 U-2 정찰기는 동체 아래에 두 개의 주륜을 배치하고 날개 끝에 보조 바퀴(아웃리거)를 장착한 탠덤 레이아웃(자전거형)을 사용한다. 이는 동체의 양쪽에 주 착륙 장치를 부착하거나, 접었을 때 보관할 편리한 위치가 없을 때 사용되는 방식이다.
일부 항공기는 측풍 착륙을 쉽게 하기 위해 주 착륙 장치를 조향할 수 있다.[11]
록히드 C-5의 노즈 휠은[56] 지상에서 정지 상태에서 앞쪽의 "틸트 업" 힌지형 동체 노즈를 통해 경사로를 사용하여 화물을 싣고 내리는 것을 돕기 위해 범퍼에 부분적으로 접혀 들어간다. 또한 항공기는 뒤로 기울어진다.[57]
일부 상업용 항공기는 게이트에 주차할 때 테일 지지대를 사용했다.[60] 후방 엔진을 장착한 일리ush신 IL-62는 무게 중심을 주 기어 뒤에 위치하도록 설계하여, 하중이 없을 때 동체가 뒤로 기울어지는 것을 방지하기 위해 캐스터링 휠이 있는 완전 격납식 수직 테일 스트럿을 갖추고 있어 견인 또는 푸시백을 할 수 있다.
글라이더는 공기 저항을 최소화하기 위해 동체 아래 중앙에 단일 바퀴를 장착하기도 한다.
헬리콥터는 크기와 역할에 따라 스키드, 폰툰 또는 바퀴를 사용한다.[7] 스키드식은 견인 시 바퀴가 달린 받침대가 별도로 필요하며, 자력으로 이동하는 경우에는 "호버 택싱(에어 택싱)"이 필요하지만, 안전 거리 확보 등 제약이 많다.
실험적인 테일시터 항공기는 VTOL 작동을 위해 꼬리에 위치한 착륙 장치를 사용했다.
경량 항공기는 생산 비용 절감을 위해 나무나 스프링 강철로 만든 단순한 착륙 장치를 사용하기도 한다.
초기 비행기는 기체에 고정된 착륙 장치를 사용했지만, 항공기 고속화, 고성능화에 따라 공기 저항, 기동성, 공력 특성을 고려하여 접이식(수납식)이 늘어나게 되었다.
더 넓은 접촉 면적을 위해 궤도형 착륙 장치가 시험되기도 했다.[117]
2. 10. 1. 스키
항공기가 눈으로 덮인 표면에 착륙해야 할 경우, 착륙 장치는 일반적으로 스키 또는 바퀴와 스키의 조합으로 구성된다.[11]
2. 10. 2. 분리형
일부 항공기는 이륙 시 바퀴를 사용하고, 착륙 장치를 동체에서 분리하여(jettisoning) 공기 저항을 줄인다. 이 경우, 착륙은 스키드나 이와 유사한 간단한 장치로 이루어진다. 바퀴는 때때로 별도의 "돌리"(주 바퀴 전용) 또는 "트롤리"(노즈 기어와 함께 3륜 세트) 섀시의 일부인 차축에 장착된다.[44][45]
이러한 방식을 사용한 역사적 사례로는 "돌리"를 사용한 메서슈미트 Me 163 ''코메트'' 로켓 전투기, 메서슈미트 Me 321 ''기가트'' 수송 글라이더, 그리고 최초의 8대의 "트롤리"를 사용하는 아라도 Ar 234 제트 정찰 폭격기의 프로토타입이 있다. 제2차 세계 대전 당시 독일 항공기에서 이륙 돌리/트롤리 및 착륙 스키드 시스템을 사용하는 주요 단점은 임무를 마치고 착륙한 후 항공기가 군 비행장 전체에 흩어져, 적절하게 숨겨진 "분산" 위치로 스스로 택시를 할 수 없었으며, 이는 공격하는 연합군 전투기에 의해 쉽게 공격받을 수 있다는 점이었다. 현대적인 예로는 록히드 U-2 정찰기의 날개 끝 지지 바퀴("포고")가 있으며, 이 바퀴는 이륙 후 떨어져 땅에 떨어진다. 이후 항공기는 착륙을 위해 날개 끝의 티타늄 스키드에 의존한다.
2. 10. 3. 후방 및 측면 접이식
제2차 세계 대전 당시 일부 항공기는 주 착륙 장치를 접을 때 90° 회전시켜 바퀴를 효율적으로 수납하는 방식을 사용했다. 이 방식은 주 바퀴가 주기어 지주의 하단 위나 날개, 엔진 나셀 내부에 평평하게 놓이도록 했다.[46] 대표적인 항공기로는 커티스 P-40, 보우트 F4U 콜세어, 그루먼 F6F 헬캣, 메서슈미트 Me 210, 융커스 Ju 88 등이 있다. Aero Commander 계열 쌍발 엔진 비즈니스 항공기도 이 방식을 사용했으며, 주 기어가 엔진 나셀 끝부분으로 후방 접이식으로 들어갔다. Heinkel He 219의 후방 접이식 노즈 기어 지주와 후기 세스나 스카이마스터의 전방 접이식 노즈 기어 지주도 접힐 때 90° 회전했다.대부분의 제2차 세계 대전 단발 전투기는 측면 접이식 주 기어를 채택했으며, 지상 조종성 향상을 위해 "내려진" 위치에서 앞으로 기울어졌다. 접힌 위치에서는 주 바퀴가 지상에서 일정 거리 뒤에 배치되었다. P-47 썬더볼트와 그루먼 베어캣은 대형 4엽 프로펠러에 충분한 지상 간극을 확보하기 위해 주 기어 지주가 늘어나도록 설계되기도 했다. 일본의 제로 전투기는 예외적으로 주 기어가 확장될 때 항공기 중심선에 수직 각도를 유지했다.
2. 10. 4. 주륜의 가변 축 위치
보우트 F7U 커틀러스의 주륜은 앞뒤 위치 사이에서 약 50.80cm 이동할 수 있었다. 앞쪽 위치는 이륙 시 피치 제어를 위한 더 긴 지레팔과 더 큰 기수 들림 자세를 제공하기 위해 사용되었다. 뒤쪽 위치는 착륙 시 바운스를 줄이고 지상 활주 중 뒤집힐 위험을 줄이기 위해 사용되었다.[47]2. 10. 5. 탠덤 레이아웃
호커 시들리 해리어는 동체 아래에 두 개의 주륜을 배치하고 날개 끝에 보조 바퀴(아웃리거)를 장착한 탠덤 레이아웃(자전거형)을 사용한다. 이러한 배열은 동체의 양쪽에 주 착륙 장치를 부착하거나, 접었을 때 보관할 편리한 위치가 없을 때 사용된다. 록히드 U-2 정찰기도 이와 같은 탠덤 레이아웃을 사용한다.2. 10. 6. 측풍 착륙 보정
일부 항공기는 측풍 착륙을 쉽게 하기 위해 주 착륙 장치를 조향할 수 있다.[11]2. 10. 7. "무릎 꿇기" 기어
록히드 C-5의 노즈 휠은[56] 지상에서 정지 상태에서 앞쪽의 "틸트 업" 힌지형 동체 노즈를 통해 경사로를 사용하여 화물을 싣고 내리는 것을 돕기 위해 범퍼에 부분적으로 접혀 들어간다. 항공기는 또한 뒤로 기울어진다.[57] 트랜스올 및 기타 화물기에 장착된 메시에(Messier) 트윈 휠 메인 유닛은 필요에 따라 앞뒤로 기울일 수 있다.[58]2. 10. 8. 테일 지지대
일부 상업용 항공기는 게이트에 주차할 때 테일 지지대를 사용했다.[60] 더글러스 C-54는 지상에서 다룰 때 무게 중심 위치에 따라 스트럿이 필요했다.[61] 록히드 C-130과 보잉 C-17 글로브마스터 III는 램프 지지대를 사용한다.[62]
후방 엔진을 장착한 일리ush신 IL-62는 전체 중량, 시스템 복잡성 및 항력을 줄이기 위해 주 기어 뒤에 무게 중심이 위치하도록 설계되었다. 이 항공기는 하중이 없을 때 동체가 뒤로 기울어지는 것을 방지하기 위해 캐스터링 휠이 있는 완전 격납식 수직 테일 스트럿을 갖추고 있어 견인 또는 푸시백을 할 수 있다. 이 스트럿은 승무원, 승객, 화물 및 연료의 무게가 적절히 배분될 때 택싱 또는 비행용으로 설계되지 않았다.[63]
2. 10. 9. 모노휠
글라이더는 공기 저항을 최소화하기 위해 동체 아래 중앙에 단일 바퀴를 장착하기도 한다.2. 10. 10. 헬리콥터
헬리콥터는 크기와 역할에 따라 스키드, 폰툰 또는 바퀴를 사용한다.[7] 기본적으로 이착륙 활주가 필요 없고, 속도와 항속 거리도 작아 공기 저항이 큰 문제가 되지 않는 헬리콥터에서는 금속 막대나 파이프로 구성된 간소한 다리 "스키드"(Skid: 썰매)가 사용되어 왔다. Skid영어는 썰매를 의미한다.스키드식은 견인 시 바퀴가 달린 받침대가 별도로 필요하며, 자력으로 이동하는 경우에는 한 번 이륙하여 저공 비행으로 이동하는 "호버 택싱(에어 택싱이라고도 함)"이 필요하지만, 어느 쪽이든 충돌 방지를 위해 안전 거리를 확보하는 등 제약이 많다. 기체의 대형화와 고속화, 공항에서의 운용 효율화 관점에서 바퀴를 갖춘 고정 다리가 등장했으며, 최근에는 공기 저항을 줄이기 위해 접이식 바퀴를 채용한 모델도 존재한다.
2. 10. 11. 테일시터
실험적인 테일시터 항공기는 VTOL 작동을 위해 꼬리에 위치한 착륙 장치를 사용했다.
2. 10. 12. 경량 항공기
경량 항공기는 생산 비용 절감을 위해 나무나 스프링 강철로 만든 단순한 착륙 장치를 사용하기도 한다.2. 10. 13. 접이식 기어
제한된 공간에 착륙 장치를 수납하기 위해 복잡한 접이식 메커니즘이 개발되었다. 초기 비행기는 기체에 고정된 착륙 장치를 사용했지만, 항공기의 고속화, 고성능화가 진행됨에 따라 공기 저항, 기동성, 공력 특성을 고려하여 접이식(수납식)이 늘어나게 되었다. 고정식은 험한 지형에서의 이착륙을 고려하여 저속으로 비행하는 기체에 한정되었다.영어현재 대부분의 비행기는 접이식(수납식)이지만, 접이하기 위한 기구는 비행 중에는 데드 웨이트영어가 되며, 유지 보수 작업도 늘어난다. 게다가 고장이나 꺼내는 것을 잊는 등의 조작 실수로 인해 착륙 장치가 펼쳐지지 않아 불시착이나 동체 착륙이 되는 항공 사고가 종종 발생하고 있다.[109] 장거리를 비행하는 기종에서는 공기 저항을 줄이기 위해 접을 때 커버로 덮는 설계를 주로 사용하지만, 보잉 737과 같은 단거리를 상정하는 여객기에서는 커버 삭감에 의한 경량화나 타이어 냉각을 고려하여 주각을 기체의 "홈"에 끼워 타이어의 측면을 노출시키는 유형도 존재한다.[110] 신메이와 공업이 제조하는 비행정 US-1 및 US-2는 선체의 수밀 신뢰성을 높이기 위해 주각에서 수밀 부위를 다리의 회전 기부에 한정하고, 접이부 전체를 덮는 커버(및 부속하는 개폐 기구의 수밀 부위)는 생략하여 주각의 타이어는 접은 후에도 기체 밖으로 노출되어 있다. A-10 (항공기)는 동체 착륙에 대비하여 주각을 수납할 때에도 수납부에서 접지면(타이어 외주)이 일부 노출되도록 설계되었다.
고고도를 장시간 비행하는 국제선 여객기에서는 항공기에 부착된 빙괴가 착륙 장치 전개(기어 다운) 시 공항 부근에 낙하하는 사례가 있어[111], 나리타 공항에서는 낙하물 발생 방지를 위해 도착 항공기에 기어 다운을 태평양 상에서 하도록 의무화하고 있지만, 연간 약 3건(대략 10만 편당 1회) 정도 발생하고 있다.[112]
헬리콥터의 경우, 최근에는 공기 저항을 줄이기 위해 접이식 바퀴를 채용한 모델도 있다. 아구스타 A109처럼 접이식이라도 일부를 노출시켜 비상 착륙 시 쿠션으로 사용하는 설계도 있다.
2. 10. 14. 궤도형
더 넓은 접촉 면적을 위해 궤도형 착륙 장치가 시험되기도 했다.[117]2. 11. 조향
항공기는 방향타, 직접 조향, 차동 제동, 틸러 등 다양한 방식으로 조향한다.테일드래거 항공기는 방향타만으로 조향하거나, 테일 휠과의 조향 연결 장치 또는 차동 제동을 사용한다. 삼륜식 착륙 장치를 가진 항공기는 일반적으로 노즈 휠에 조향 연결 장치가 있지만, 세스나 SR22처럼 일부 항공기는 노즈 휠을 자유롭게 회전하도록 하고 차동 제동 및/또는 방향타를 사용하여 항공기를 조종할 수 있다.
일부 항공기는 조종사가 방향타 페달을 사용하여 조종해야 하며, 다른 항공기는 요크 또는 조종간으로 조종할 수 있다. 일부는 둘 다 허용한다. 또 다른 항공기는 지상에서만 조향에 사용되는 틸러라는 별도의 제어 장치를 가지고 있다.
2. 11. 1. 방향타
방향타는 항공기를 조종하는 데 사용되는 장치 중 하나이다. 항공기가 활주로에서 방향타만을 사용하여 조종할 때에는 방향타를 지나가는 상당한 기류가 필요한데, 이는 항공기의 전진 운동이나 프로펠러의 슬립스트림(Slipstream)에 의해 생성될 수 있다. 방향타 조종은 효과적으로 사용하기 위해 상당한 연습이 필요하지만, 지면과의 마찰이 필요 없다는 장점이 있어 물, 눈 또는 얼음 위를 이동하는 항공기에 유용하다.[11]테일드래거 항공기는 방향타만으로 조향하거나, 테일 휠과의 조향 연결 장치 또는 차동 브레이크(Differential braking, 항공기의 반대편에 있는 독립적인 브레이크를 사용하여 한쪽을 다른 쪽보다 더 급격하게 감속하여 항공기를 회전시키는 것)를 통해 조향할 수 있다. 삼륜식 착륙 장치를 가진 항공기는 일반적으로 노즈 휠에 조향 연결 장치가 있지만, 세스나 SR22처럼 일부 항공기는 노즈 휠을 자유롭게 회전하도록 하고 차동 브레이크 및/또는 방향타를 사용하여 항공기를 조종할 수 있다.
일부 항공기는 조종사가 방향타 페달을 사용하여 조종해야 하며, 다른 항공기는 요크(Yoke) 또는 조종간(Control stick)으로 조종할 수 있다. 일부 항공기는 두 가지 모두를 허용하기도 한다. 또 다른 항공기는 지상에서만 조향에 사용되는 틸러라는 별도의 제어 장치를 가지고 있기도 하다.
2. 11. 2. 직접 조향
일부 항공기는 요크, 조종간, 또는 러더를 조향에 사용되는 바퀴에 직접 연결한다. 이러한 조작 장치를 조작하면 조향 바퀴가 회전한다(삼륜식 착륙 장치의 경우 앞바퀴, 테일드래거의 경우 꼬리 바퀴). 연결 방식은 조작 장치의 모든 움직임이 조향 바퀴를 회전시키는 튼튼한 방식(또는 그 반대)일 수도 있고, 스프링과 같은 메커니즘이 조향 바퀴를 비틀지만 강제로 회전시키지는 않는 부드러운 방식일 수도 있다. 전자는 확실한 조향을 제공하지만 조향 바퀴가 미끄러지기 쉽게 만들고, 후자는 더 부드러운 조향을 제공하지만(과도한 제어가 쉬워짐) 미끄러질 가능성을 줄인다. 접이식 착륙 장치가 장착된 항공기는 랜딩 기어가 접혔을 때 조향 메커니즘을 전부 또는 부분적으로 비활성화할 수 있다.2. 11. 3. 차동 제동
차동 제동은 주 착륙 장치 바퀴에 브레이크를 비대칭적으로 적용하여 항공기를 조종하는 방식이다. 이를 위해 항공기에는 오른쪽 및 왼쪽 브레이크를 제어하는 별도의 장치(일반적으로 러더 페달)가 필요하다. 노즈 휠이나 테일 휠에는 보통 브레이크가 없다. 차동 제동은 숙련된 기술을 요하며, 차동 제동 기능이 있는 항공기에서는 브레이크 마모를 줄이기 위해 사용을 피하기도 한다. 차동 제동은 노즈 휠이나 테일 휠의 움직임에 거의 영향을 받지 않는다는 장점이 있다. 테일드래거 항공기는 방향타만으로 조향하거나, 테일 휠과의 조향 연결 장치, 또는 차동 제동을 사용한다. 삼륜식 착륙 장치를 가진 항공기는 주로 노즈 휠에 조향 연결 장치가 있지만, 세스나 SR22처럼 차동 브레이크나 방향타를 사용하는 경우도 있다.[11]2. 11. 4. 틸러
틸러는 대형 항공기에서 지상 활주 시 조향을 위해 사용되는 별도의 제어 장치이다. 틸러는 소형 휠 또는 레버 형태로, 한 명의 조종사만 사용할 수 있거나 두 명의 조종사를 위해 복제되기도 한다. 틸러는 방향타 또는 요크와 같은 다른 조종 장치와 함께 작동하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 대형 여객기에서는 택싱 동안 조향의 유일한 수단으로 틸러가 사용되고, 이륙 및 착륙 중에는 방향타가 조향에 사용되어 항공기가 공기역학적 속도로 움직일 때 공기역학적 제어 표면과 착륙 장치를 동시에 제어할 수 있다.2. 12. 타이어 및 휠
타이어 및 휠은 최소 크기, 무게, 압력 등 지정된 기준에 따라 선택되며,[73] 제조업체의 카탈로그, 업계 표준 및 타이어 및 림 협회에서 발행한 항공기 연감을 참조한다.
휠 하중과 착륙 장치 구성이 변하지 않으면, 타이어 무게와 부피는 공기압 증가에 따라 감소한다.[74] 그러나 공기압이 너무 높으면 타이어 접촉 면적이 감소하여 사용 가능한 비행장 수가 줄고, 제동 효과가 떨어지며, 휠 크기가 작아져 내부 브레이크 장착에 문제가 생길 수 있다. 반대로, 너무 낮은 압력은 나이지리아 항공 2120편과 같은 사고를 유발할 수 있다.
상업용 운영자들은 보통 타이어 수명 극대화 및 활주로 응력 최소화를 위해 낮은 압력을 선호한다. 필리핀 항공은 호커 시들리 748 항공기를 타이어 제조업체가 허용하는 최저 압력으로 운행해야 했다.[75] 굿이어는 주어진 무게에 필요한 압력보다 4% 높거나 정격 정적 하중 및 공기압 비율로 압력을 조절할 것을 권장한다.[76]
대부분의 상업용 항공기 타이어는 질소로 채워지며, 과열된 브레이크로 인한 가스 자동 점화를 막기 위해 산소 농도는 5%를 초과해서는 안 된다.[77]
해군 항공기는 항공모함과 육상 운용 시 다른 압력을 사용한다. 노스롭 그러먼 E-2 호크아이는 함상에서 260psi, 육상에서 210psi의 타이어 압력을 사용한다.[78] 록히드 C-5 갤럭시는 목적지 비행장 조건에 맞춰 비행 중 공기압 감소를 사용하지만, 착륙 장치와 휠이 복잡해진다.[79]
2. 12. 1. 기어 하중
타이어와 바퀴는 제조업체의 카탈로그 및 업계 표준에 따라, 지정된 선택 기준(최소 크기, 무게, 압력 등)을 사용하여 선택한다.[73]주요 바퀴 타이어는 정적 하중 조건을 기준으로 선택한다. 총 주요 착륙 장치 하중 은 항공기가 제동 없이 저속으로 택싱한다고 가정하여 다음과 같이 계산한다:[74]
:
여기서 는 항공기 중량이며, 과 은 항공기 무게 중심(cg)에서 각각 주 착륙 장치와 노즈 기어까지의 거리를 나타낸다.
노즈 바퀴 타이어는 최대 성능으로 제동하는 동안의 노즈 바퀴 하중 을 기준으로 선택한다:[74]
:
여기서 은 양력, 는 항력, 는 추력이며, 는 정적 지면에서 항공기 cg까지의 높이이다. 건조한 콘크리트에서의 의 일반적인 값은 단순 브레이크 시스템의 경우 0.35에서 자동 브레이크 압력 제어 시스템의 경우 0.45까지 다양하다. 최대 노즈 기어 하중은 저속에서 발생한다. 역추력은 노즈 기어 하중을 감소시키므로, 일 때 최대값을 갖는다.[74]
:
정적 및 제동 조건에서 정격 하중을 초과하지 않도록, 계산된 하중에 7%의 안전율을 적용한다.
2. 12. 2. 공기압
타이어 및 림 협회에서 발행한 항공기 연감에서 제조업체의 카탈로그 및 업계 표준에 적합한 타이어와 바퀴를 선택한다.[73] 휠 하중과 착륙 장치의 구성이 변하지 않는다는 조건하에, 타이어의 무게와 부피는 공기압이 증가함에 따라 감소한다.[74] 부양력 관점에서, 타이어 접촉 면적의 감소는 포장도로에 더 높은 지지 응력을 유발하여 항공기가 사용할 수 있는 비행장의 수를 감소시킬 수 있다. 또한, 타이어와 지면 사이의 마찰력 감소로 인해 제동 효과가 떨어질 것이다. 게다가, 타이어의 크기, 즉 휠의 크기가 감소하면 내부 브레이크를 휠 림 안에 장착해야 하는 경우 문제가 발생할 수 있다. 높은 압력에 대한 반대 주장은 상업용 운영자들이 타이어 수명을 극대화하고 활주로 응력을 최소화하기 위해 일반적으로 낮은 압력을 선호할 정도로 설득력이 있다. 돌로 인한 펑크를 방지하기 위해 필리핀 항공은 호커 시들리 748(Hawker Siddeley 748) 항공기를 타이어 제조업체가 허용하는 가장 낮은 압력으로 운행해야 했다.[75] 그러나 압력이 너무 낮으면 나이지리아 항공 2120편(Nigeria Airways Flight 2120)과 같은 사고로 이어질 수 있다.필요한 타이어 압력에 대한 대략적인 일반 규칙은 제조업체의 카탈로그에 나와 있다. 예를 들어 굿이어(Goodyear)는 주어진 무게에 필요한 압력보다 4% 높거나 정격 정적 하중 및 공기압의 비율로 압력을 조절하도록 권장한다.[76]
많은 상업용 항공기의 타이어는 질소로 채워야 하며, 타이어 라이닝에서 휘발성 증기를 생성하는 과열된 브레이크로 인해 발생할 수 있는 가스의 자동 점화를 방지하기 위해 5% 이상의 산소로 희석해서는 안 된다.[77]
해군 항공기는 항공모함과 육상에서 운용할 때 다른 압력을 사용한다. 예를 들어, 노스롭 그러먼 E-2 호크아이(Northrop Grumman E-2 Hawkeye)의 타이어 압력은 함상에서 260psi이고 육상에서 210psi이다.[78] 록히드 C-5 갤럭시(Lockheed C-5 Galaxy)에서는 목적지의 비행장 조건에 맞게 비행 중 공기압 감소를 사용하지만, 착륙 장치와 휠에 과도한 복잡성을 더한다.[79]
2. 13. 사고
접이식 랜딩 기어와 관련된 고장이나 인적 오류(또는 이들의 조합)는 항공 역사상 수많은 사고와 사건의 원인이 되어왔다.[83] 1998년에서 2003년 사이에 미국에서 매년 발생한 약 100건의 기어 업(gear-up) 착륙 사고의 주요 원인은 착륙 시의 주의 산만과 집중력 저하였다.[83] 기어 업 착륙은 동체 착륙이라고도 하며, 조종사가 랜딩 기어를 내리는 것을 잊거나 고장으로 인해 내릴 수 없는 경우 발생하는 사고이다. 치명적인 경우는 드물지만, 기어 업 착륙은 기체나 엔진 손상을 광범위하게 유발할 경우 매우 큰 비용을 초래할 수 있다. 프로펠러 구동 항공기의 경우, 프로펠러 접촉으로 인해 엔진 정비가 필요할 수 있다.봄바디어 대시 8은 랜딩 기어 문제로 악명이 높다. 스칸디나비아 항공의 SK1209, SK2478, SK2867편과 관련된 3건의 사건으로 인해 스칸디나비아 항공은 모든 대시 8을 퇴역시켰다. 이 사건들의 원인은 제대로 작동하지 않는 잠금 메커니즘이었다. 이는 또한 비슷한 문제를 발견한 다른 많은 항공사에게 우려를 야기했으며, 봄바디어 에어로스페이스는 10,000시간 이상 운행한 모든 대시 8의 운항을 중단하라고 명령했다. 곧 호라이즌 항공의 대시 8 19대와 오스트리아 항공의 8대에서 잠금 메커니즘 문제가 발견되었고, 이로 인해 수백 편의 항공편이 취소되었다.
2005년 9월 21일, 제트블루 항공 292편은 착륙 후 불꽃이 튀고 화염이 발생하는 가운데 코 랜딩 기어가 90도 옆으로 돌아간 상태로 성공적으로 착륙했다.[84]
2011년 11월 1일, LOT 폴란드 항공 LO16편은 기술적 고장으로 인해 바르샤바 쇼팽 공항에 동체 착륙에 성공했으며, 탑승자 231명 전원이 부상 없이 탈출했다.[85]
항공기 착륙 장치 전개 메커니즘에 고장이 발생할 경우를 대비하여 비상 시스템이 제공된다. 이는 대체 유압 시스템, 수동 크랭크, 압축 공기(질소), 화공품 또는 자유 낙하 시스템일 수 있다.[86]
자유 낙하 또는 중력 낙하 시스템은 중력을 사용하여 착륙 장치를 아래로 내려 고정된 위치로 전개한다. 이를 위해 조종사는 조종석 내 스위치나 기계식 핸들을 작동시켜 업-록을 해제한다. 그러면 중력이 작용하여 착륙 장치를 아래로 당겨 펼쳐지게 한다. 위치에 도달하면 착륙 장치는 기계적으로 고정되어 착륙에 안전하게 사용할 수 있다.[87]
신메이와 공업이 제조하는 비행정 US-1 및 US-2에서는 선체의 수밀 신뢰성을 높이기 위해 주각에서는 수밀 부위를 다리의 회전 기부에 한정하고, 격납부 전체를 덮는 커버 및 부속하는 개폐 기구의 수밀 부위는 생략되었다. 따라서 주각의 타이어는 격납 후에도 기체 밖으로 노출되어 있다. A-10 (항공기)에서는 동체 착륙에 대비하여 주각을 수납할 때에도 수납부에서 접지면, 즉 타이어 외주가 일부 노출되어 있다.
고고도를 장시간 비행하는 국제선 여객기에서는 항공기에 부착된 빙괴가 강하 장치의 전개(기어 다운)에 의해 공항 부근에 낙하하는 사례가 있어[111], 나리타 공항에서는 낙하물 발생 방지를 목적으로 도착 항공기에 기어 다운을 태평양 상에서 하도록 하는 조치(해상 다리 내리기)를 의무화하고 있지만, 연간 약 3건(대략 10만 편당 1회의 비율) 정도 발생하고 있다.[112]
3. 우주선
우주선은 달이나 화성과 같은 외계 천체에 안전하게 착륙하기 위해 특수한 착륙 장치를 사용하며, 다리형 착륙선 또는 캡슐형 착륙선으로 나뉜다.[103]
3. 1. 착륙선
우주선은 달이나 화성과 같은 외계 천체에 안전하게 착륙하도록 설계되었으며, 착륙 장치에 따라 다리형 착륙선 또는 캡슐형 착륙선으로 나뉜다.[103]마스 사이언스 연구소의 착륙 장치는 표면 착륙 및 이동을 위한 기능이 통합되었다.[104]
3. 1. 1. 캡슐형 착륙선
캡슐형 착륙선은 어떤 방향으로든 착륙하도록 설계되었으며, 착륙 후 튀어 오르거나 구르다가 멈추면 작동하기 위해 올바른 방향을 잡아야 한다.[103] 전체 차량은 충돌 시 찌그러지는 재료나 에어백으로 둘러싸여 있으며, 차량을 바로 세우기 위해 열리는 날개가 있을 수 있다.[103]3. 1. 2. 저중력 천체 착륙
저중력 천체에서의 착륙은 일반적인 행성 착륙과는 다른 접근 방식을 요구한다. 달이나 화성과 같은 외계 천체에 안전하게 착륙하기 위해 우주선은 특별히 설계된 착륙 장치를 사용하며, 크게 다리형 착륙선과 캡슐형 착륙선으로 나뉜다. 다리형 착륙선의 예로는 아폴로 달 착륙선이 있으며, 캡슐형 착륙선은 마스 패스파인더와 같이 어떤 방향으로든 착륙할 수 있도록 설계되어 착륙 후 튀어 오르거나 구르다가 멈춘 후 작동을 위해 올바른 방향을 잡아야 한다. 이러한 캡슐형 착륙선은 충돌 시 충격을 완화하기 위해 찌그러지는 재료나 에어백으로 둘러싸여 있으며, 차량을 바로 세우기 위한 날개가 달려 있기도 하다.[103]저중력 천체에서는 고정 추력기, 작살 앵커, 발판 나사 등을 사용하여 착륙 안정성을 확보한다. 혜성 착륙선 필레는 이러한 장치들을 중복으로 통합 설계하여 안정성을 높이고자 했다.[105] 그러나 필레의 경우 작살과 고정 추력기가 모두 제대로 작동하지 않아 우주선이 튀어 오르는 현상이 발생했고, 결국 최적의 방향이 아닌 상태로 영구 착륙하게 되었다.[106]
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世界最大の航空機であるアントノフAn-225では、元となったアントノフAn-124の主脚が片側10本だったのに対し、さらに増えて片側14本のタイヤを装備している。さらには前輪までダブルタイヤの脚柱を2本持つため、合計32本ものタイヤでその機体と300トン近い貨物を支えている。An-225などがボーイング747やエアバスA380のように、ボギー車輪にして数本の主脚に取り付けるようにしていないのは、本機が旅客機ではなく輸送機であり、荷物の積み卸しの利便のために低床式にしているためである。
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これに対し、晴嵐の双フロートは実戦参加時に取り外してカタパルトで発進、帰還した機体は胴体着水し放棄するもので、創作物に登場する晴嵐が行うような発進後の空中投棄は不可能であった。
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