안녕하세요!! 드린이입니다 ::))
오늘은 드론 입문자 혹은 초심자를 위한 드론의 비행 원리 23탄입니다. 23탄에서는 지난 포스팅에 이어 항공기 비행의 기본이론인 에어포일(Airfoil) 이론에 대한 내용을 포스팅하겠습니다.
1. 에어포일(Airfoil)의 형태
에어포일(Airfoil)의 형태는 비대칭형, 대칭형, 초임계 및 초음속으로 구분을 하게 되며, 상세내용은 아래와 같습니다.
비대칭형 에어포일(Airfoil)
시위선을 중심으로 윗면과 아랫면이 서로 다른 모양의 에어포일로 상부표면이 하부표면보다 더 구부러져 있는 만곡형으로 주로 고정익 항공기에 사용되나 최근에는 헬기에도 사용(AH-1S, UH-60, CH-47) 됩니다.
평균캠버선과 시위선이 일치하지 않아서 압력 중심의 위치가 받음각 변화에 따라 변하는 특성이 있으며, 대칭형 에어포일보다 상대적으로 양력발생 효율이 높다는 장점이 있고 날개에 가해지는 힘에 의해 비틀림 현상이 발생하는 단점이 있습니다.
대칭형 에어포일(Airfoil)
대칭형 에어포일은 상부와 하부 표면이 대칭을 이루는 에어포일로 저속 항공기 및 회전익 항공기(500MD와 UH-1H )에 적합하며 제작이 용이하고 비용이 저렴하고 받음각이 적어 양력이 적게 발생하며 압력 중심 이동이 일정하게 유지할 수 있다는 특성이 있습니다.
초임계 에어포일(Airfoil)
초임계 에어포일은 마하 0.85 정도의 높은 아음속 비행 운송용 항공기에 일반화된 에어포일로 뒷전의 설계가 일반 날개꼴과 다르게 설계됩니다.
초음속 에어포일(Airfoil)
초음속 에어포일은 앞전과 뒷전이 뾰족하고 중간이 두껍게 설계되며 다이아몬드 혹은 이중 쐐기형 날개꼴이라고 부릅니다.
2. 기류 박리(Air flow Separation)
기류 박리현상은 에어포일 표면을 흐르는 기류가 에어포일 표면과 공기 입자 간의 마찰력으로 인해 표면으로부터 떨어져나가는 현상으로 박리현상에 의해 에어포일 상부면에서 떨어져 나간 공기는 역류하여 공기가 거꾸로 흐르는 후류 현상이 발생합니다. 또, 후류 현상은 기체가 앞으로 나가는 데 마찰력으로 작용합니다. 과도한 받음각으로 후류 현상이 심해지면 양력이 파괴되고 어느 순간에 항력이 급격히 증가하여 실속으로 이어져 기체가 추락하는 위험에 빠지게 될 수 있습니다.
3 .박리현상과 마그너스 효과
마그너스 효과는 유체(액체 또는 기체) 속에 잠긴 채 회전하며 운동하는 물체에서 상대속도가 존재할 때, 그 물체의 속도에 수직인 방향으로 물체에 힘이 발생하는 현상을 의미합니다. 또, 저항을 줄이거나 진행 방향을 변경시키는 효과입니다.
스포츠에서 나타나는 마그너스 효과로는 저항을 줄여서 비거리를 향상하거나 진행방향을 변경하는 경우가 있으며 야구공에 있는 108번의 실밥이 저항을 줄여 160km 강속구를 가능케 하고 방향을 변경시켜 현란한 커브볼 가능하게 하며, 축구공의 조각과 실밥에 의해 바나나킥도 가능합니다. 이와 더불어 골프공의 약 300~500개의 딤플로 드라이버 장타가 가능하게 됩니다.
추가로 와류발생기(Vortex Generator)는 마그너스 효과를 비행체에 적용하여 와류를 발생시키는 장치로 날개 상·하면의 압력 차이로 발생하는 박리현상을 막아주고 실속(失速)을 방지하기 위하여 주 날개의 윗부분에 작은 지느러미 모양의 와류발생기 설치하게 되는데 이는 마치 골프공의 딤플의 역할과 유사합니다.
오늘의 포스팅을 마치도록 하겠습니다.
감사합니다::))