Airflow 와 Airfoils

항공기를 비행 할수 있게 만드는 Lift

그 lift 를 만드는 Airfoil 과 Airflow 에 대하여 알아보겠습니다

 

 

 

Airflow and Airfoils

 

Airfoil 주변의 Airflow(공기의 흐름)

항공기 주변의 Airflow (공기의 흐름) 은 항공기의 형태와 Airflow 와의 Attitude (자세) 와 연관이 있습니다

Airflow 에는 Streamline flow 와 Turbulent flow 이렇게 두가지가 있습니다 

 

 

Lamirnar Flow (Layered)

공기의 흐름 속에서 일정한 흐름을 유지하고 있으면서 선으로 유지될 때, 이것을 Streamline 이라고 부릅니다

이때는 turbulence 나 mixing 된 상태가 아니고 Laminar (Layered) 된 상태 입니다

따라서 이때는 어느 부분에서도 Airflow 의 속도와 압력이 같은 상태 입니다

 

Turbulent Flow

Turbulent Flow 에서는 streamline 과 다르게 일정한 패턴을 유지하지 않습니다

공기의 흐름이 일정하지 않고 휘거나 구부러져 있습니다

어떤 표면을 둘러싸는 지점을 Transition point 라고 하고

분리되는 지점을 separation point 라고 합니다

항공기의 날개의 형태와 airflow 와의 각도 (Angle of Attack), 속도의 변화에 따라

공기가 날개의 아래쪽과 앞쪽에 작용하게 되는데 이에 따라 날개에 작용하는 힘을

Total Reaction 이라고 합니다 (작용 반작용에 의해서)

위쪽으로 작용하는 힘을 Lift 라고 하고 뒤쪽으로 작용하는 힘을 Drag 라고 합니다

 

결론 적으로 어떻게 날개가 작용 하는지, 여러가지 이론이 있지만 꼽아보자면

Bernoulli's Principle, Circulation Theory, Coanda effect 로 꼽을수 있을것 같습니다

(작용 하는 이론은 책 마다 조금씩 다르기는 합니다)

 

 

Airfoils

항공기의 모든 Part 는 Total lift 와 Drag 에 영향을 줍니다

하지만 Airfoil 은 항공기가 비행하는 데 필요한 lift 와 특별히 관련이 있습니다

Plate 가 평평한 상황으로 가정할 때

Airflow 와 Plate 가 평행한 상태라면 아무런 변화가 없지만

Plate 가 점점 기울어 질수록 공기 흐름에 영향을 미치게 됩니다

마치 달리는 자동차에서 창문 밖으로 손을 내밀었을 때

손바닥을 수평으로 향하였을 때와 수직으로 향하였을 때 느끼는 저항과 같습니다

Reaction 의 양은 Relative speed (Plate 나 손을 지나치는 Airflow 의 속도) 와 Plate 와 손의 각도에 따라 다릅니다

공기도 무게가 있기 때문에 속도가 빨라지고 각도가 커질수록 저항이 많이 생기는것을 느낄수 있습니다

이때 생기는 저항을 Drag 라고 하고, Airflow 와 평행한 상태로 반대로 향합니다

Relative Airflow 와 각을 이루는 힘이 또 생기는데 이것은 Lift 라고 합니다