풍동 실험

목차

5. 실험 결과

(1) 실험에서 얻은 양력과 항력의 데이터를 정리하여 그래프를 각각 도시하고 실속점을 알아낸 다음, Airfoil주위의 여러 가지 유동 특성을 고려하여 그래프를 이론적으로 설명하라. 그리고 실속점의 위치에 대한 설명과 실속에 대해 논하라.

(2) 실험에서 얻은 데이터와 각종 자료를 참조하여 Airfoil의 압력 양상을 추론하여 도시하고 베르누이의 방정식을 이용하여 설명하여라.


(3) 실험에서 얻은 데이터와 각종 자료를 참고하여 받음각이 10도인 경우외 Airfoil 주변의 우선흐름을 추론하고 도시한다.

※참고

본문내용

면의 압력증가와 주익 상면의 압력감소와의 두가지 이유로 주익의 상면과 하면에서 큰 압력차이가 발생한다. 이 와같은 큰 압력차이에 의해 커다란 위로 향하려는 힘 즉 양력이 발생하는 것이다. 동시에 이것은 보다 큰 항력을 발생한다. 영각이 약 18도에서 20도까지 증가하면 대부분의 익형의 익상면에서는 공기가 유연하게 흐를 수 없게 된다. 이것은 흐름의 방향에 과도한 변화를 필요로 하기 때문이다. 기류는 주익 상면의 캠버(camber):위로 튀어 오른 부분) 최대위치 근처에서 이탈하여 곧바로 후방으로 흐른다. 그리하여 기류가 날개표면에 따라 흐르려고 하면 소용돌이나 기포(氣泡)가 발생된다. (그림3-9) 이와 같은 기류의 기포가 발생하기 시작하는 특정의 영각을 실속각(失速角)이라고 한다. 영각이 적은 동안에는 주익 후연 근처에서 볼 수 있는 기류의 소용돌이가 이 각도에서 갑자기 익상면 전체에 퍼진다. 그러므로 익상면의 압력이 갑자기 증가하여 한 순간에 양력이 격감되고 저항(항력)이 급증한다.
※참고
영각이란 익현선과 상대기류의 방향과의 사이에 각도를 말한다 (그림2-4). 영각은 항공기를 부양시킬 수 있는 항공역학적 각이며 양력을 발생시키는 요소가 된다. 이같은 영각은 달리는 차창 밖으로 손을 내밀어 손의 각도에 따라 영각의 형태를 느낄 수 있다. 손바닥을 지면과 수평으로 유지했을 때는 손바닥과 상대풍이 이루는 각이 거의 없기 때문에 손에 미치는 저항은 미미하나 손바닥과 지면이 각이 이루었을 때는 손은 위로 또는 아래로 향하려는 힘을 받게 됨을 느낄 수 있다. 이때 손바닥과 상대풍이 이루는 각이 영각 이다. 영각과 취부각을 혼돈해서는 안된다. 취부각은 기체를 설계할 당시에 정해지며 그것은 양력과 항력의 비가 최대가 되는 영각의 각도와 같은 것이다. 예를 들면 만약 취부각이 2도이면 통상 주익은 동체에 즉 익형의 익현선과 동체의 전후축과의 각도가 2도가 되게 주익이 취부된 것이다. 취부각은 고정돼 있으나 영각은 조종사가 변하게 할 수 있으며 이것은 비행방향과 관련되어 있음을 기억해 두어야 한다.
익형이란 그 표면을 흐르는 공기로부터 유효한 반작용을 받는 것과 같은 장치이다. 여기에서 말하는 익형이란 그것이 공기중에서 운동할 때 양력을 만들어 낼 수 있는 장치라고 생각해 두자. 주익, 수평미익, 수직미익 및 프로펠러등 모두가 익형의 예이다. 편의상 여기에서는 날개의 단면을 이용하여 설명하고자 한다. 일반적으로 경비행기의 주익은 그림과 같은 단면을 하고 있다. 익형의 앞부분은 둥글게 되어 있으며 이것을 전연이라고 부른다. 뒷 부분은 얇게 되어 있으며 이것을 후연 이라고 부른다. 익형을 말할때 많이 사용되는 용어에 익현이라는 말이 있다. 익현선이란 것은 전연과 후연의 각기 최선단 부분을 연결하는 직선을 말한다. 익형에 따라 양력의 발생량이 달라지고 항력의 발생량 또한 달라지며 임계양각의 각도도(critical angle of attack) 달라진다

ⓐ A=익현선(chord line): 전연(leading edge)에서 후연(trailing edge)까지 이은 상상 의 직선
ⓑ b=전연(leading edge radius)
ⓒ C=전연(leading edge)(전연)
ⓓ D=LOC of max thickness
ⓔ E=maximum thickness (최대두께지점)
ⓕ F=maximum camber (최대곡면)
ⓖ G=upper camber
ⓗ H=mean camber (평균곡률선)
ⓘ I=trailing edge (후연)
ⓙ J=lower camber
ⓚ K=chord
ⓛ L=LOC of max camber
참고문헌
1. http://www.airforce.go.kr:8000/php/air_magazine/m2002_04/26-27.pdf
2. http://aero.kari.re.kr/korean/group_k/index_k.htm
3. http://www.samdukscience.co.kr/
4. http://www.samdukscience.co.kr/
5. http://www.airforce.go.kr:8000/php/air_magazine/m2002_04/26-27.pdf
6. http://aero.kari.re.kr/korean/group_k/windtunnel.htm
7. Sciencedaily : 2000년 04월 07일
8. http://www.add.re.kr/exam/4-2-2.asp
9. http://tian.netian.com/a1.htm
http://www.happycampus.com/pages/2002/03/12/D1075336.html
10. http://engine.gsnu.ac.kr/%7Eascl/lecture_notes/arsp/arsp-2.hwp
11. http://100.empas.com/entry.html/?i=184475&Ad=map
12. http://203.255.224.7/%7Ekjkyum/html/fluidmtext/4_3.htm
13. 항공우주학개론. 한국항공우주학회.
14. 조옥찬 윤용현, 최신비행역학, 경문사.
15. http://www.happycampus.com/pages/2000/11/10/D1017504.html
16. http://100.naver.com/100.php?srchmode=0&id=9861&adflag=1
17. http://100.naver.com/100.php?srchmode=0&id=9859&adflag=1
18. http://www.happycampus.com/pages/2002/03/12/D1075336.html
이드(blade)도 날개와 같으므로 밀도가 낮은 공기에서는 그 효율이 저하되기 때문이다. 이와 같이 프로펠러가 최대의 힘을 발휘하지 못하므로 필요한 양력을 만들어 내기 위해서는 그에 필요한 전진속도를 얻기 위해 다시 긴 활주거리를 필요로 하게 되는 것이다. 그리하여 조종사는 고고도 고온 및 고습도의 조건하에서는 주의하여야 한다. 즉 고고도, 고온 및 고습도 이들 세가지 조건의 경우와 더불어 활주로가 짧은 경우에는 대단히 큰 위험을 동반하게 된다.
(참고문헌18)

키워드

양력 계수,   항력 계수,   실험값,   실속점,   베르누이방정식,   받음각을 달린한 Airfoil 주변의 우선흐름,   영각,   익형