[항공역학] 항공기 안정과 조종에 대해 설명하시오

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목차

항공기 안정과 조종에 대해 설명하시오.

1)정적안정
2)동적안정

종적 안정(longitudinal stability)

방향 안정(yaw stability)

수평 안정(lateral stability)
1)조종면

본문내용

각도와 조타력에 의해 그에 따른 기체 자세 변화량을 얻을 수 있어야 하며 반응이 빨라야 하는 것 등이 요구된다.
A. 조종 효율
조종면의 각도에 대한 양력 계수의 변화율을 조종면의 성능이라고 한다. 조종면이 장착되어 있는 날개의 받음각을 일정하게 유지하며 조종면 각도를 변화시켰을 때의 양력 계수 변화량을 나타낸 것인데, 날개와 조종면의 코드 길이비를 x=h/c로 하여 이때의 곡선 기울기가 조종면의 성능을 나타낸다 코드 길이비를 어느 정도까지 크게 하면 조종면의 성능이 커짐을 알 수 있다. 그러나, 코드 길이비가 너무 커져버리게 되면 조종면 각도가 공기 흐름의 박리 때문에 제한을 받고 양력 계수의 최대 변화량의 값(Clmax)이 감소하며 조종면이 각도를 취하기 위한 힘이 증가하는 등의 문제가 생긴다.
조종면의 움직임은 사실상, 날개 받음각을 변화시키므로 비행 상태에 따라서는 상하 또는 좌우의 유효 조종면 각도에 차이가 생긴다. 이 때문에 조종면의 사용 목적이나 비행중에 생각할 수 있는 모든 운동에 대처할 필요성에 의해 코드 길이비 및 조종면 면적을 적절히 택하고, 또 유효 조종면 각도내에서의 조종이 가능해야 한다. 이때의 조타력 증대에 대해서는 특정 수단을 사용해서 경감시킨다.
B. 힌지 모멘트와 조타력
조종면의 힌지주위에 생기는 공력적 회전력을 힌지 모멘트라고 한다.
예를들어 대칭 날개와 조종면과의 조합을 생각하면 조종면 주위의 압력 분포는 받음각과 조종면 각도의 양자에 의해 영향을 받아 힌지 주위에 회전력이 작용하는 것을 알 수 있다.
힌지 모멘트는 조종면 주위의 압력차를 없애는 일종의 복원력으로 작용하므로 조종면을 움직이거나, 또는 조종면 각도를 유지하는데는 이 힌지 모멘트를 극복할만한 조타력을 주어야 한다. 따라서, 조타력에 직접 관계되는 힌지 모멘트의 크기가 어떠한 요소로 변화하는지를 알고, 또 조타력을 경감시키는 수단에 대해서도 조사할 필요가 있다.
힌지 모멘트는 힌지를 중심으로 시계 방향을 (+)로 하고 이것을 H로 다음과 같이 나타난다
H=Ch2분의1로우 V제곱Sh=Ch2분의1로우V제곱kh제곱
이식에서 힌지 모멘트에 대해서는 다음과 같은 특징을 들어볼 수 있다.
1.Ch는 날개의 받음각이나 조종면 각도에 의해 변화한다.
2.조종면의 크기,특히 Sh*h가 힌지 모멘트에 관계되므로, 같은 면적이라면 조종면 코드 길이(h)를 가능한 한 작게 하는 쪽이 H가 작아지고 그만큼 스팬(K)이 길어져 날개나 꼬리 날개의 크기와 길이가 겹쳐지므로 제한이 있다. 날개의 경우 보조 날개의 스팬을 길게 하면 코트 길이비(x)가 작아지고 조종면의 성능이 떨어지며 같은 날개의 트레일링에이지에 장착되어 있는 플랩의 스팬을 짧게 하여 실속 속도가 커지는 것 때문에 플랩과의 겹침이 생긴다
3.조타를 할때는 힌지 모멘트가 속도의 제곱에 비례하여 커지므로 고속으로 비행할수록,또 큰 조종면 각도를 취할수록 큰 조타력이 필요해진다.
일반적인 비행기에서는 최대 속도에서도 충분한 조종성을 확보할 필요가 있으므로 어떤 수단을 사용하여 조타력을 경감하게 된다.

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