항공우주학개론 ) 공력 발생 원리와 날개에 작용하는 공력에 대하여 조사하시오

소개글

항공우주학개론 ) 공력 발생 원리와 날개에 작용하는 공력에 대하여 조사하시오에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ.서론
Ⅱ.본론
1.항공기의 개념
2.공력 발생 원리
3.항공기 날개에 작용하는 공력
Ⅲ.결론
[참고문헌]

본문내용

유속이 빨라져야 한다. 일정한 유체의 양을 조절하기 위해 달라지는 운동 에너지는 ‘역학적 에너지 보존법칙’에 따라 에너지의 크기를 변화시킨다. 즉, 유체의 속도가 증가할 경우 압력이 떨어진다는 것이다. 이것이 비행기에 적용될 경우 비행기 날개 위쪽의 굴곡진 부분을 통하여 공기의 흐름이 빨라져 압력이 떨어지며, 상대적으로 직선으로 형성되어 있는 날개의 아래쪽은 공기의 흐름이 느려 압력이 올라가게 된다. 즉, 압력은 작은 쪽으로부터 이끌려 위로 올라가기 때문에 이를 통하여 발생한 양력을 통하여 항공기가 공중에 뜰 수 있게 된다. 시사상식사전, “베르누이의 정리” 최종접속일 21.04.14.
3.항공기 날개에 작용하는 공력
(1)항공기의 각 부분 명칭과 기능
<그림 2>에서 살펴볼 수 있듯이 일방적인 항공기 각 부분의 명칭은 다음과 같다. 특히 항공기의 가장 큰 특성이라고 할 수 있는 날개는 기체의 중량을 지탱하고 양력을 발생시켜 항공기를 비행시켜야 하기 때문에 튼튼하고 가벼운 구조로 이루어진 경우가 대부분이다. 일반적으로 항공기의 날개는 알루미늄 합금의 박판으로 형성된 외형과 함께 내면에 보강재를 통한 세미모노코크 구조를 띄고 있다.
특히 날개는 연료 탱크나 다리를 격납하는 장소로도 사용이 가능하며, 날개 구조의 일부가 기름에 젖지 않는 구조로 설계하여 연료 탱크로 사용되기도 한다. 날개의 후면부에는 플랩과 보조날개가 설치되어 있는데, 플랩은 좌우대칭으로 내리는 것으로 날개의 양력을 증가시켜 최소속도를 감소시킬 수 있도록 하는 역할을 한다. 따라서 플랩은 항공기의 이착륙거리를 단축시킬 수 있는 역할을 한다. 한편, 보조날개는 좌우가 반대로 작용할 수 있도록 연결되어 있다. 즉, 좌측 보조날개가 내려가고 우측 보조날개가 올라가면 좌측의 양력이 증가해 비행기가 우측으로 기울 수 있는 것이다. 즉, 보조날개는 비행 방향을 조종할 수 있는 역할을 수행하는 것이다. “항공기의 주 control surface와 그 기능”, KAI 에비에이션 센터, 최종접속일 21.04.14.
(2)에어포일
에어포일(air foil)은 항공기 날개 단면의 구조를 의미한다. 항공기 날개의 경우 항공기 중력보다 큰 양력을 통하여 더 큰 공기역학적 구조를 얻기 위한 목적을 가지고 있기 때문에 공기의 흐름을 이용할 수 있는 방식으로 디자인되었다. 항공기가 비행할 때 에어포일 전면에서는 상승 흐름인 UP WASH가 발생하게 되고, 에어포일의 아래에는 하강 흐름인 DOWN WASH가 발생하게 되며, 이 반작용으로 인하여 양력이 발생한다.
또한 에어포일의 윗면에 흐르는 공기의 속도는 아랫면보다 빠르기 때문에 유체의 속도 차이가 발생한다. 이로 인하여 에어포일의 윗면은 저기압, 아랫면은 고기압이 형성된다. 베르누이 법칙에 따르면 이러한 압력차로 인하여 양력이 발생하게 되는 것이다.
(3)받음각
받음각(Angle Of Attack, AOA)는 항공기의 양력을 높이기 위하여 설계된 방식을 의미한다. 비행기가 수평비행을 할 때 날개의 양력의 크기가 속도의 제곱에 비례하는데, 이때 날개의 기류에 대하여 받음각이 커질 경우 양력이 그것과 비례하여 커질 수 있다. 따라서 비행기가 빨리 비행을 하기 위해서는 받음각이 작아야 하며, 느리게 비행할 때에는 받음각이 커야 한다.
다만 받음각이 한도를 넘어 크게 될 경우 날개 윗면에 흐르는 유체가 특정 표면의 점에서 벗어나며, 이로 인해 양력이 오히려 감소할 수 있다. 이러한 정도가 심해질 경우 양력의 흐트러짐이 심해 실속하게 되는데, 이때의 속도를 실속속도라고 한다. 실속속도는 비행기가 수평비행을 실시할 수 있도록 하는 최소 속도를 나타내는 지표가 되기도 한다. “날개의 구조 및 기능”, KAI 에비에이션 센터, 최종접속일 21.04.14.
Ⅲ.결론
항공기는 날개가 빠른 속도의 유체 흐름을 통하여 발생한 양력으로 비행이 가능하다. 이때 날개는 항공기가 중력을 넘는 양력을 얻을 수 있도록 효율적인 방식으로 설계되어 왔다. 항공기는 다른 지상 교통수단에 비하여 늦게 탄생하였지만, 그만큼 첨단 기술을 이용하여 앞으로도 고속 교통수단으로서의 역할을 수행할 수 있도록 발전할 것이다. 본고에서 살펴본 항공기의 공력 발생 원리는 이러한 발전에 가장 기초가 되는 원리라는 점에서 의의를 가질 것이다.
[참고문헌]
“항공운송과 항공사의 발전”, 항공정보포탈, 최종접속일 21.04.14.
https://www.airportal.go.kr/life/history/his/LfHanKo002.html
배기후, “알기쉬운 항공기의 종류”, 국토교통부, 최종접속일 21.04.14.
http://www.molit.go.kr/USR/BORD0201/m_67/DTL.jsp?id=IN0405&cate=&mode=view&idx=226735&key=&search=&search_regdate_s=2015-07-07&search_regdate_e=2016-07-07&order=&desc=asc&srch_prc_stts=&item_num=0&search_dept_id=&search_dept_nm=&srch_usr_nm=N&srch_usr_titl=N&srch_usr_ctnt=N&srch_mng_nm=N&old_dept_nm=&search_gbn=&search_section=&source=&search1=&lcmspage=1
“항공기의 4가지 힘”, KAI 에비에이션 센터, 최종접속일 21.04.14.
http://www.kaicamp.com/html/mn03/03010302.php
시사상식사전, “베르누이의 정리” 최종접속일 21.04.14.
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=933660&cid=43667&categoryId=43667
“항공기의 주 control surface와 그 기능”, KAI 에비에이션 센터, 최종접속일 21.04.14.
http://www.kaicamp.com/html/mn03/03010301.php
한국항공우주연구원, “입 다물기”, 항공우주 학습교재-초등용 항공
http://www.kaicamp.com/html/mn03/03010301.php

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