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Copy of Copy of 항공역학

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영훈 LEE

on 23 November 2015

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Transcript of Copy of Copy of 항공역학

목 차
CHAPTER 01 일반비행 성능

★ CHAPTER 02 특수비행 성능
항공역학
일반 비행성능과 특수 비행성능에 대하여.


why?
항공 우주 산업과 국가안전 전략의 기반이 되고있다.
Section 1 정상비행성능 ----

Section 2 순항비행성능 ----

Section 3 이'착륙 성능
CHAPTER 02 특수비행 성능
항공역학의 전략적 수요가 크게 늘어나고있다.
항공 산업의 수요가 증가하면서 항공기의 수요도 증가하고있다.
UFO 실현가능성
★CHAPTER 01 일반비행 성능

직선 수평 비행은 추력과 항력이 동일하고, 양력과 무게가 동일한 상태에서 등속도 비행이 이루어진다. 힘에 평형을 이루고 있어 가속도가 0인 운동이며, 비행기에 작용하는 힘은 평형을 이루고 있어야한다.

추력과 항력의 평형 방정식

양력과 무게의 평형 방정식




-동력장치를 가진 항공기는 상승비행을 할 수 있다. 추력 방향의 상승하는 각도에 따라 상승하는 것 을
알 수 있다. 수평 비행과 달리 상승비행은 동력장치의 힘 추력과 항공기 상승하는 각도에 변화가 중요
요소이다. 상승비행은 더 많은 필요마력을 요구되며, 일정고도에 도달하게 되면 이용마력과 필요마력이
같아지면서 임계고도에 다 다른다. 또 한 상승비행시 고도의 영향을 많이 받는다는 특징이 있다.
해면고도와 달리 고도(일반적 비행고도 외 더 높은 고도)가 상승하면 공기의 밀도 변화로 연료와 공기의
혼합비가 나빠져 큰 영향을 받는다.






급강하 비행은 비행기의 작용하는 힘(외력) 중력과 항력이 평형을 이루게된다. 급강하 자세는 여러
가지가 있으며 가장 일반적인 자세는 비행방향(추력방향)과 중력의 방향이 수직이 된다. 비행기가
수평 상태로부터 급강하로 들어갈 때의 급강하 속도는 차차 증가하게 되고 끝에 가서는 일정한 속도에
가까워진다. 이 속도를 종극 속도(terminal velocity)라 한다.

선회 비행은 기동 성능에 속하며, 수평면 내에서 일정한 선회 반지름을 가지고 원 운동을
하는 비행을 선회라 한다. 선회 비행 시에는 원심력과 구심력이 작용한다. 선회비행은 선회
속도와 선회 경사각을 고려하여야 한다. 선회속도와 선회 경사각이 증가하면 비행 하중도 함께 증가하며, 필요한 마력도 함께 증가한다. 하중배수는 항공기와 조종사에 큰 영향을 주며,
비행 성능에도 영향을 끼친다.

§ Section 2 순항비행성능
제트기관 비행기의 경우 프로펠러 비행기와 마찬가지로 항속거리와 항속시간은 연료를 소비하는 방식에 따라 달라진다. 반면에 다른 점은 고도(제트기 순항 고도)로 올라갈수록 항속거리가 증가한다. 제트기관 항공기는 고 고도에서의 순항
비행을 한다.

매우 불규칙적이고 항공역학을 무시한 비행술을 자유자재로 구사하는 능력을 가지고 있습니다.
현재까지 회전 반경 없이 순간적으로 각도를 틀을 수 있는 항공기는 물리학법칙에 위배되기 때문에 불가능하다고 믿고 있습니다.
UFO는 놀랍게도 초고속 중에도 예각회전과 직각회전을 할 수 있고 순간 소멸능력도 가지고 있는것으로 알려져 있습니다.

Section 1 실속성능 ----

Section 2 스핀성능 ----

Section 3 키돌이 성능

1.직선수평비행 2.상승비행
3.하강비행 4.선회비행
1.프로펠러 항공기의 항속시간,거리
2.제트 항공기의 항속시간,거리
1.자전 운동 2.수평 스핀
§ Section 1 정상비행성능
→ 가속도가 없이 등속도 운동을 하는 정적 성능(static performance)라고도 한다.
비행속도에 대한 이용 동력과 필요 마력에 의해 결정된다.

1. 직선수평비행 (straight level flight)
2. 상승 비행
§ Section 1 정상비행성능
3. 하강비행
4. 선회비행
§ Section 2 순항비행성능
프로펠러의 항속시간은 비행기가 출발하여 탑재하고 있는 연료를 다 사용할 때까지의 시간을 뜻하며, 연료 소모율과 밀접한 관계를 가진다. 연료 소모율은 단위 시간에 기관 출력당 연료
소비 중량을 의미한다. 하지만 항공기는 비행하는 동안 연료를 지속적으로 소비하기 때문에
연료 무게가 시간에 따라 달라지고 항공기의 중량이 달라지며 비행고도에 따라 밀도도
달라지므로 프로펠러 항공기의 항속시간과 항속거리는 달라진다.

1.프로펠러 항공기의 항속시간,거리

ⅰ. 프로펠러의 효율을 최대로 할 것.
ⅱ. 연료소모율을 최소로 할 것.
ⅲ. 항공기 총 중량,연료를 제외한 항공기 중량 차이를 최대로 할 것.
ⅳ. 최대 항속시간의 조건으로 상태를 유지할 것.
이 경우 3배의 유해항력계수가 유도항력계수와 같아지는 인 조건이다.
ⅴ. 최대 항속거리의 조건으로 상태를 유지할 것. 이 경우 유도항력계수가
유해항력계수와 같아지는 인 조건이다.

2.제트 항공기의 항속시간,거리
※조건

ⅰ. 연료 소모율을 최소화 할 것.
ⅱ. 항공기 총 중량,연료를 제외한 항공기 중량 차이를 최대로 할 것. 즉, 연료를
많이 실을 것.
ⅲ. 최대 항속시간의 조건으로 상태를 유지할 것.
이 경우는 유도항력계수가 유해항력계수와 같아지는 인 조건이다.
ⅳ. 최대 항속거리의 조건으로 상태를 유지 할 것.
이 경우 유해항력계수가 3배의 유도항력계수와 같아지는 조건이다.


※조건
§ Section 3 이'착륙 성능

비행기는 정지 상태에서 기관의 출력을 증가시켜 활주하게 되면 가속이 되고, 어느 속도 이상이 되면 지면에서 이륙하게 된다. 양력과 비행기 무게가 같아지는 속도를 이륙속도라하며, 안전을 고려하여 약 1.2 배되는 속도를 지정한다.


ⅰ.비행기의 무게를 가볍게 한다.
ⅱ. 기관의 추진력이 크면, 가속도가 커져서 이륙 성능이 좋아진다.
ⅲ. 맞바람을 받으면서 이륙시 바람 속도만큼 비행기의 속도가 증가하는 효과를 나타낸다.
ⅳ. 고양력장치를 사용하여 양력을 증가 시킨다.



비행기가 활주로 끝 상공에서 장애물 고도를 지나서 안전한 비행 상태로 정지할
때까지의 과정을 착륙이라 하며, 이때 하강각은 3°로 유지하여 착륙자세에 들어간다.
비행기가 착륙 하려면 하강하여 활주로에 진입해야한다. 이때 속도는 실속속도의
1.3배를 요구된다. 착륙 거리를 짧게 하는 방법으로 무게가 가벼워야한다.


(2) 착륙 비행 성능
(1) 이륙 비행 성능
§ Section 1 실속성능
비행기가 비행 중에 받음각을 천천히 증가 시키면 양력은 증가되며, 일정한 각도까지 지속적으로 증가하게 된다. 일정 각도를 벗어나 받음각이 커지게 되면 양력은 급속하게 저하되는데 이것을
실속이라 하며, 이는 흐름의 떨어짐인 박리현상(flow separation) 발생되기 때문이다.
이에 흐름에 떨어지면서 후류가 날개나 꼬리 날개를 진동시켜 버핏 현상이 일어나게 된다.
버핏 현상으로 인해 승강키 효율이 감소하여 기수 내림 현상도 나타난다. 실속에 회복하여 정상 수평 비행으로 돌아오게 되었을 때는 고도가 상당히 낮아진다. 낮은 고도에서 실속이 일어나게
된다면 대단히 위험하다.

※ 이륙 거리를 짧게 하기 위한 방법
※ 착륙 거리를 짧게 하기 위한 방법
ⅰ. 이륙 할 때와 마찬가지로 무게가 가벼워야 한다.
ⅱ. 착지속도가 작을수록 착륙거리가 짧게 된다. 따라서 고양력장치 등을 이용하여 수평비행 시의
실속 속도보다 착륙 시 실속속도를 더 작게 함으로써 착지속도를 최소로 할 수 있다.
ⅳ. 착륙 활주 중에 항력을 크게 해야 한다. 대형제트기에서는 날개 위쪽 부분에 speed brake 를
장착하여 착륙 직후 작동시킴으로써 항력을 크게 한다.
1.정상실속 2.완전실속
1. 정상실속
정상 실속의 상태로 실속에 들어가자마자 조종 스틱을 풀어주면 비행기의 기수가 내려가게 되고,
이어서 스로틀을 증가시켜 주면 실속 상태를 회복하는 경우이며, 비행기는 고도를 잃게 된다.
2. 완전실속
실속 상태에 들어간 후에도 계속 조종 스틱을 당겨서 완전히 실속에 들어간 다음에 기수가
거의 수직하강 자세가 된 상태에서 조종 스틱을 풀어주어 회복하는 경우이다.
§ Section 2 스핀성능
1.자전운동
비행기가 수평비행을 하다가 돌풍에 의해서나 조종장치의 조작에 의해서 비행기의 진행 방향인 세로축(x축)에 관해 뒤쪽에서 보아 시계방향으로 갑작스러운 옆놀이 운동을 하는 경우를 예를 들어보면 이 때, 왼쪽 날개는 상향운동을 하고 그 결과 날개를 기준으로 볼 때, 상대바람은 하향속도 성분을 가지므로 받음각이 감소한다. 오른쪽 날개는 하향운동을 하고 그 결과 날개를 기준으로 볼 때, 상대바람은 상향속도 성분을 가지므로 받음각은 증가한다.
비행기 받음각이 실속 받음각보다 더 큰 상태, 즉 실속 상태에서 옆놀이 운동을 하면 자전운동을 하게 된다.
2. 수평스핀
스핀성능이 나쁜 비행기나 또는 보통의 비행기에서도 조종사의 실수나 돌풍 등의
원인으로 발생한다. 수직스핀보다 받음각이 증가하여 수직축에 대한 받음각이
약 60도 가까이 된다. 비행기 기수가 들린 상태로 수평자세가 되면서 회전 속도가
빨라지고 회전 반지름이 작아져서 회복이 상당히 어려운 스핀운동이 나타나게 된다. 수평스핀의 낙하 속도는 수직수평보다 작지만 수평스핀의 회전 속도는 수직스핀보다 크기 때문이다. 낮은 고도에서 스핀에 들어가는 것은 매우 위험하다.




ⅰ. 스로틀을 완속 상태(idle condition)로 놓는다.
ⅱ. 승강타를 중립 상태로 위치시킨다.
ⅲ. 방향타를 스핀 반대 방향으로 최대로 조작한 후 , 고정시킨다.
ⅳ. 방향타를 끝까지 이동시킨 상태에서 실속 상태에서 벗어날수 있도록 조종간을
강하게 밀어 승강타를 하강시킨다.
ⅴ. 스핀의 회전이 멈출 때까지 조종압력을 유지, 압력을 조급하게 풀면 스핀 회복이
지연된다.
ⅵ. 스핀의 회전이 멈추면 방향타를 중립으로 위치, 조종간을 부드럽게 당겨 수평비행
자세로 돌아온다.
※스핀 회복 절차
§ Section 3 키돌이 성능
항공기 세로 운동 중에 대표적인 것이 키돌이 비행(loop flight)이다.
키돌이 비행의 조작이 용이하고 또 작은 반지름으로 행할 수 있으면, 세로 기동성이 좋다고 한다. 키돌이 비행은 수평선회 비행과 비슷한 운동을 하지만, 이 경우 항공기 속도 및 회전 반지름은 일정하지 않고, 시시각각 변화한다. 키돌이 비행의 초기에 받음각을 크게 해서
항공기를 끌어올리면 속도는 급격히 감소한 상태에서 상승을 하고 키돌이 비행의 상단점을 지나서 하강할 때 속도는 다시 증가한다.
키돌이 비행의 하중배수는 키돌이 비행의 하단점에서 가장 크고, 키돌이 비행의 상단점에서 가장 작다. 그 이유는 상단점에서는 항공기의 중량이 거의 원심력과 같아지고 양력이
적기 때문이다. 만약 이 점에서 하중배수 n=0 이라면 조종사는 조종석에서 떨어져 나가는 것과 같은 무중력 상태가 된다.

힘의 평형식은 원의 하단점에서는
원의 상단점에서는
정비면허 1-1 [4조]
이영훈,홍영진,고보배,허민녕,정희진

4조 조원 : 이영훈 , 홍영진, 고보배, 허민녕, 정희진
감사합니다.
침하율=필요마력-이용마력/항공기무게
= 여유마력/항공기무게
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