자이로 계기 중 선회계의 종류와 차이점

스마트워치, 스마트폰, 드론을 포함한 많은 장치에 자이로가 들어가 있다. 스마트폰에서 레이싱 게임을 할 때 스마트폰을 기울이면 해당 방향으로 핸들이 돌아가는데, 이는 스마트폰에 내장된 자이로를 이용한 것이다.

당연히 항공기는 자이로를 이용한 계기와 여러 장치를 갖추고 있다.

자이로에 나타나는 두 성질은 회전하기 때문에 나타난다.

자이로는 자이로스코프(Gyroscope)를 줄인 말이다. 기계적인 자이로는 회전하는 물체의 축을 짐벌(gimbal)로 받치고 있는 것을 말하며, 회전하고 있기 때문에 발생하는 성질이 두 가지 있다.

강직성(rigidity)은 빨리 회전하는 팽이가 꼿꼿이 서는 모습을 떠올리자.

• 회전자가 고속회전하고 있으며, 외력이 없을 때 나타는 성질
• 회전축을 우주공간에 대해 일정하게 유지하는 성질
• 팽이가 빨리 돌면 꼿꼿이 서는 현상이나 빨리 구르는 자전거는 옆으로 잘 쓰러지지 않는 현상은 자이로의 강직성 때문

세차성(precession)은 회전하는 팽이가 기울어진 상태에서 회전하는 모습을 떠올리자.

• 고속으로 회전하는 회전자에 외력을 가할 때 나타나는 성질
• 외력을 가한 위치가 아니라 회전방향으로 90˚진행된 위치에 외력의 실제 영향이 나타나는 성질
• 자전거를 탈 때 손잡이에서 손을 놓고도, 몸을 살짝 움직여 방향을 바꿀 수 있는 것은 자이로의 세차성 때문
• 중고등학교 때 배우는 별의 세차 운동도 자이로의 세차성과 같은 것임.

자이로의 성질과 자이로 계기(Gyroscopic Instruments)의 종류

아래 영상은 자이로의 정의, 성질에 관한 설명과 자이로 계기의 종류에 관해 잘 설명하고 있다. 수업을 잘 들었다면, 영상만 봐도 다 이해가 될 것이다. 특히, Turn and Slip Indicator와 Turn coordinator의 차이점도 잘 설명되어 있으니, 끝까지 보자.

 

간단하게 말하면, Turn coordinator는 선회율뿐 아니라 옆놀이율(rate of roll)를 알려준다.