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항공우주학개론_공력 발생원리와 날개에 작용하는 공력에 대하여 조사하시오.

2021학년도 1학기 과제물과 목 명항공우주학개론과목교수명학 번성 명과 제 명공력 발생원리와 날개에 작용하는 공력에 대하여 조사하시오.평가점수제출날짜1. 서론※비행기에 작용하는 힘들에 대한 설명2. 본론1) 공력이란?① 양력② 항력2) 양력 발생원리① 베르누이의 정리-질량보존법칙② 뉴턴의 2법칙 ?작용 반작용의 법칙3) 에어포일※형식-4자,5자,6자3. 결론4. 참고자료출처< 목 차 >서론자동차나 배와 달리 항공기가 비행 할 수 있는 것은 비행기의 날개 때문인데요.이처럼 항공기의 날개에 어떠한 작용이 일어나는지에 대해 이해를 하는 것은 매우중요합니다. 비행중인 항공기에는 양력(lift),항력(drag), 추력(thrust) 및 중력(weight)이라는 힘이 작용합니다. 그러나 이 중 하나의 힘만 있다고 비행기가 뜨는 것은 아닙니다. 예를 들어 비행을 할 수 있게 도와주는 양력은 추력이 없으면 비행기의 운동이 이루어지지 않기 때문에 비행기가 뜰 수 없습니다. 이처럼 항공기에 작용중인 힘들이 서로 상호작용을 통해서만 비행이 가능하게 합니다.위와 같이 비행기에 작용하는 네 가지 힘 중 양력(Lift)와 항력(Drag)은 공기 중을 비행하는 속도와 자세에 따라 발생하기 때문에 공기역학적인 힘인 공력이라고 부릅니다. 이 공력은 다른 말로는 공기력이라고 하며 이 힘들의 원리를 이해함으로써비행원리를 알 수 있습니다.항공기에 작용하는 4개의 힘본론(1) 공력이란?공력은 공기 중을 지나는 물체와 공기와의 상호작용에 의해 발생하는 기계적인 힘이라는 정의를 가지며 항공기에 작용하는 공기역학적 힘을 연구하는 유체 역학의 한 분야이자 비행기 설계 및 성능을 좋게 하는데의 가장 기초가 됩니다. 왜냐하면 공력은 비행기를 뜨게 하는 양력과 항공기가 최소의 거리로 착륙 할 수 있도록 도와주는 항력을 합친 것이기 때문입니다. 이 공력은 항공기의 속도, 공기의 흐름,비행기의 형상, 날개의 크기와 모양 등에 따라 달라집니다. 즉 공력의 특성은 비행성능을 결정하는데 가장 크다는 것입니다.(1)-① 양력이란?양력은 물체의 주위에 유체가 흐를 때 물체의 표면에서 유체의 흐름에 대하여 수직 방향으로 발생하는 힘 즉, 전체의 공력 중 비행기가 진행하는 방향(공기가 흐르는 방향)과 수직인 성분을 양력이라고 합니다.※양력은 다음과 같은 공식으로 구할 수 있습니다.L= {1} over {2} rho V ^{2} C _{L} S(1)-② 항력이란?항력은 물체가 유체내를 비행할 때 유체에 저항하는 힘이라고 합니다. 항공기가비행을 하게 되면 날개를 포함한 항공기 전체에는 압력에 의한 힘과 전단력에 의한 힘이 발생하는데 이것이 공기흐름 방향과 평행하게 움직이는 성분인 항력입니다.D= {1} over {2} rho V ^{2} C _{D} S※항력은 다음과 같은 공식을 통해 계산이 가능합니다.(2) 양력발생원리양력 발생원리에 대해서는 베르누이의 정리와 뉴턴의 법칙으로 설명이 가능합니다.(1) 베르누이의 원리베르누이 원리는 속도가 증가하면 압력이 감소하고 , 속도가 감소하면 압력이 증가 한다라는 것 입니다. 일단 공력을 설명하기 위해선 먼저 정압과 동압에 대하여 알아야 합니다.정압은 공기와 대기가 움직이지 않을 때의 일정한 압력을 의미하고 유체가 흐르는 방향의 수직방향에서 측정되는 압력입니다.동압은 흐르는 공기와 대기의 운동에너지에 해당되는 압력으로 계산 및 환산으로 얻어지는 압력이고. 동압q} = {1} over {2} rho V ^{2} 입니다.전압은 전체압력이라고도 하고 공기와 대기흐름에서 정압과 동압의 합을 전압이라 하고, 이 합은 항상 일정합니다. P(정압) + q(정압) = 전압위와 같은 내용은 베르누이의 원리에서 양력 발생 원리를 설명하는데 사용됩니다. 아래 그림과 같이 날개 단면에서 윗면에 더 큰 캠버를 주게 된다면, 윗면에 흐르는 공기 속도는 커지게 되어 동압이 커지게 되고 전압은 항상 일정하니 자연스럽게 정압은 작아지게 되어 낮은 압력을 갖게 되는 것입니다. 반대로 생각하면 상대적으로 작은 캠버를 지닌 아랫면의 속도는 상대적으로 작아지게 되어 동압이 작아지게 되고, 정압은 커지게 되어 높은 압력을 갖게 되는 것입니다.이것이 바로 베르누이의 정리이며 이와 같은 윗면과 아랫면의 속도차이에 의해 압력차이가 발생해 높은 압력에서 낮은 압력이 흐르니 아랫면의 높은 압력이 윗면으로 작용해 양력이 발생하는 것입니다.(2) 뉴턴의 제2법칙뉴턴의 제2법칙은 작용 반작용의 법칙으로 예를 들어 A라는 물체가 B라는 물체에 힘을 가하면, 물체 B는 물체 A가 가한 힘의 방향의 정반대인 같은 힘을 동시에B에게 가한다는 법칙입니다.항공기에서 이 뉴턴의 제2법칙이 적용되려면 항공기 진행 반대에서 불어오는 공기 의 흐름속도 방향과 날개골의 시위선이 이루는 각인 받음각이 필요합니다.받음각이란 시위선과 상대풍사이의 각도를 말하는 것인데 이것이 제2법칙과 무슨 연관이 있냐면 위에 사진을 보는 것과 마찬가지로 받음각 즉 상대풍을 받아 작용을 받으면 그 작용한 힘의 반대 방향으로 힘이 똑같이 작용해 상대풍의 힘의 크기가 크면 클수록 받음각 역시 변해 정압의 증가로 인해 윗면과 아랫면의 압력차이가 발생해 결국 양력이 증가하게 되는 큰 영향을 주기 때문입니다.(3) 에어포일항공기 날개의 단면을 수직으로 잘라놓은 단면이다.날개가 공기 중을 비행할 때 주위 공기 흐름에 의하여 힘과 모멘트가 발생하고공기력은 하나의 점에 작용하는 것이 아니라 날개 표면에 있는 압력에 의해 발생됨니다. 항공기가 비행중일 때 이 에어포일에는 중력, 추력, 항력, 양력이 작용합니다.※에어포일 NACA 코드 읽는법① NACA 네자리 에어포일 (예: NACA 2415)첫째자리 2 : 최대캠버의 크기가 시위 길이의 2%둘째자리 4 : 최대캠버의 위치가 시위 길이의 40%마지막두자리: 최대 두께가 시위길이의 15%② NACA 다섯자리 에어포일 (예; NACA 23015)첫째자리 2 : 최대캠버의 크기가 시위 길이의 2%둘째자리 3 : 최대캠버의 위치가 시위길이의 15x2%셋째자리 0 : 평균캠버선의 뒷분의 반이 직선이라는 뜻, 1= 원형마지막자리 15 : 최대두께가 15%③ NACA 6자리 에어포일 (예: NACA65_3 -218)첫째자리 6 : 에어포일의 계열번호가 6이라는 뜻둘째자리 5 : 최소 압력의 위치가 시위의 50%셋째자리 3 : 양력계수의 범위 = 설계양력계수 ±0.3넷째자리 2 : 설계양력계수 = 0.2마지막자리 18 : 최대두께가 시위의 18%< 에어포일 >3. 결론비행 중인 항공기에 작용하는 힘은 작용 방향에 따라 양력, 항력, 추력 및 중력이 있으며 . 이 힘들은 서로 상호작용을 통해서만 비행을 가능케 합니다. 항공기에 작용하는 네 가지 힘 중 양력과 항력은 공기 중을 비행하는 속도와 자세에 따라 발생하기 때문에 공기역학적 힘인 공력이라고 부릅니다. 공력은 공기 중을 지나는 물체와 공기와의 상호작용에 의해 발생하는 기계적인 힘이라는 정의를 가지고. 항공기에서의 공력은 양력과 항력을 의미하는데, 공력은 비행기의 속도와 공기흐름의 성질, 비행기의 형상, 날개의 크기 그리고 모양 등에 따라 달라집니다. 공력에 포함되어있는 이 양력은 물체의 주위에 유체가 흐를 때 물체의 표면에서 유체의 흐름에 대하여 수직 방향으로 발생하는 힘이라는 의미를 갖고 있고, 항력은 물체가 유체 내를 움직일 때 움직임에 대한 저항이라는 정의를 갖고 있습니다. 양력 발생 원리는 베르누이의 정리, 뉴턴의 제2법칙인 작용 반작용으로 설명이 가능하다.

공학/기술| 2021.06.07| 9페이지| 4,000원| 조회(1,114)

항공우주학개론, 공력, 공력 발생원리

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