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가스터빈 엔진의 종류 및 각 엔진의 특징 평가A좋아요

서론 :가스터빈 엔진의 종류 및 각 엔진의 특징에 대하여 알아보자.본론 :1. 제트엔진의 4가지 형식 (four types of jet engines)제트추진은 가속된 공기나 가스 혹은 액체 등을 노즐을 통해 분사함으로써 얻어지는반력으로 정의 할 수 있다. 제트엔진은 일반적으로 로켓엔진(rocket engine),램제트엔진(ramjet engine), 펄스제트엔진(pulsejet engine), 터빈엔진(turbine type jet engine)의 네 가지 형식으로 나뉘는데 이들은 모두 가스 상태의 유체를 뒤로 내뿜음으로써 추진력을 얻어 앞으로 나아가는 방식을 취하고 있다.2. 로켓엔진(Rocket Engine)로켓엔진(rocket engine)은 저장된 추진제(propellant)를 고속으로 분출하여 반작용을 얻는 제트 엔진의 일종을 의미한다.로켓 엔진에는 연료와 함께 산화제가 공급되므로 외부에서 산소가 공급되지 않는 경우에도 작동하며, 우주선이나 미사일의 추진 등 우주공간에서 주로 쓰인다.대부분의 로켓엔진은 내연기관이며, 그렇지 않은 경우도 있다. 로켓 엔진은 모든제트 엔진을 통틀어 배기 속도가 가장 높으며, 가장 가볍고, 매우 높은 속도에서 가장 효율적으로 에너지를 사용한다. 이들 로켓 엔진은 높은 배기 속도와 로켓 추진제의 상대적으로 낮은 비에너지(specific energy)로 추진력을 얻기 위해 추진제를급격히 소비한다.3. 램제트엔진(Ramjet Engine)램제트(Ramjet)은 제트 엔진의 한 종류로 압축기로 공기를 압축하는 방법이 아닌 고속 비행에 의한 기압으로 압축하는(ram compressed) 제트 엔진이다.이것은 1908년 프랑스의 Rene robin에 의해 고안되어 특허를 얻었지만실제 실현된 것은 2차 대전 후인 1949년 Rene Leduc에 의해서였다.램제트 엔진은 이후 주로 미사일의 추진체로 응용되었고 최근에는 스크램제트 엔진이 등장하는 등 발전과 개발이 진행되는 기술이다. 램제트 엔진의 특징은 구조가 간단하고 가벼우며 초음속에서 연료 효율이 우수하다는 것이다.단순한 형태의 제트 엔진인 터보제트는 공기흡입구, 압축기, 연소실, 터빈, 배기구로 구성된다. 터보제트는 터빈에서 동력을 얻어 압축기로 공기를 압축하는 데 반해 램제트는 압축기를 없애고 고속 비행으로 인한 기압으로 공기를 압축한다. 때문에 압축기와 여기에 동력을 전달하는 터빈도 필요가 없어져 램제트는 공기흡입구와 연소실, 배기구로 구성되어 구조가 단순해진다.램제트 엔진은 터보제트이나 터보팬 엔진에 비하여 작고 간단하기 때문에 미사일 같이 작고 고속을 요구하는 비행체에 알맞다. 또한 초음속 순항일 경우 다른 제트 엔진보다 연료 효율이 높다. 하지만 램제트는 정지 상태에서 는 작동되지 않거나 낮은 속도에서는 효율이 떨어지므로 램제트 추진기관을 장착한 비행체를 초기 상태에서 초음속에 도달시키기 위해 다른 추진기관을 이용해야 하는 단점이 있다.4. 펄스제트엔진(Pulsejet Engine)펄스제트(pulsejet)의 경우는 램제트와 거의 유사하지만 공기흡입구에 공기흡입 플래퍼밸브(air inlet flapper valve)를 갖는 점이 다르다. 이 밸브들은 연소 중에 닫힘으로써 정추력(moderate static thrust)을 낼 수 있게 한다. 그렇지만 이는 자체추력으로 이륙하기에는 충분하지 않기 때문에 로켓 부스터 등이 추가로 필요하다.펄스제트를 실제로 사용한 주요개발품은 2차대전 때 독일의 v-1 로켓으로 그치고만다. v-1, “Buzz bomb”는 보조로켓을 장착한 펄스제트로 추진되며 약 400mph의속도를 갖는다.이 엔진은 자동으로 초당 약 40회 정도 열리고 닫히는 입구셔터(flapper valve)를 장착하고 있다. 연료가 흡입되어 연소되면 연소로 인한 압력으로 셔터가 닫히고, 연소공기가 빠져나가는 동안 흡입되는 공기의 램압력 으로 인해 셔터가 다시 열리게 된다.이러한 간헐적 연소는 일련의 급격한 역화현상이나 충격력을 일으켜 약 600lb의 전방추력을 발생시킨다. 시동 초기에는 전기적 점화기를 사용하며 점화 후에는 엔진 내부의 잔류연소열이 연속연소를 가능하게 해준다.5. 터보제트 (Turbojet)가스터빈의 가장 초기형이며 가장 단순한 형태를 하고 있다. 단면적이 비교적 작고 고속 분사기류의 이점을 살릴 수 있다. 터빈은 압축기를 회전하는데 필요한 에너지만 흡수하고 나머지는 추력을 발생시키는데 사용됨. 가스 발생기와 배기노즐 사이에 후부연소기(after burner)를 추가하여 가스를 재가열한 후에 배기노즐로 분사시켜서 추력을 증가시키는 것으로 전투기와 같이 짧은 시간 동안 급속한 추력의 증가를 필요로하는 아음속기에 사용된다.제트엔진은 압축기, 연소기, 터빈, 노즐 등의 부위로 크게 나눌 수 있다. 공기 흡입구에서 흡입한 공기를 압축기에서 압축하고 연소실로 압축된 공기를 보낸다. 이 압축공기에서 연료를 분사하여 혼합공기를 만들고 이것을 점화하여 연소시킨다. 연소에 의해 발생한 고압의 연소가스는 테일파이프를 통과하여 노즐에서 분출된다. 이때 연소된 제트가스는 고온고압으로 급팽창하게 되는데 그 제트가스가 연소실 뒤에 위치한 터빈을 돌리면서 노즐로 분사된다. 노즐로부터 제트분류로 분출되는 연소가스는 팽창해서 큰 에너지를 갖게 되며, 고속으로 분출하는 가스의 반작용에 의해 추력을 얻는다. 제트엔진의 추력은 분출되는 가스의 중량 및 엔진에 들어가는 공기의 속도와 제트분류 속도 차이의 합계로 결정된다6. 터보팬(Turbofan)현재 대부분의 제트 엔진은 터보 팬 방식이다. 제트 엔진 앞에 커다란 팬이 달려 있는 것 이다. 이 팬 이란건, 우리가 흔히 여객기엔진 앞부분의 둥근 빗살 모양의 것이다. 연소가스를 그대로 뿜어 내지 않고, 뒷 부분에 터빈 을 달아서 연소가스의 힘을 이용하여 이 터빈을 돌리고, 터빈에 구동축으로 연결 된 앞 부분의 팬을 돌리는 방식이다. 이 팬이 있으면 아음속에서 연료효율이 좋아지기 때문에 많이 사용된다. 이 팬에서도 약간의 추력을 얻으며, 항공기마다 틀리지만 여객기의 경우 대체로 팬에서 얻는 추력 30 + 연소 가스에 의해 얻어지는 추력 70 정도이다. 최근 전투기에도 대체로 이 터보팬이 사용된다. 전투기는 빠른 속도로 날아다니지만, 그에 못지 않게 연료 효율도 중요하고 실제로 공중전이 벌어지는 속도는 초음속 영역이 아니라 아음속에서 천음속 영역이기 때문에 터보팬이 주로 사용된다. 하지만 여객기 엔진처럼 팬이 커다란 것이 아니어서 팬에서 얻는 추력은 좀더 작다.그리고 이 터보팬을 사용함으로, 터보팬을 통해 뒤로 보내어 지는 연소되지 않은 가스가 애프터 버너에 공급됨으로, 애프터 버너에 신선한 공기가 유입되어 좀 더 애프터버너의 효율이 좋아진다. 최근 F-119 터보팬 엔진을 사용하는 F-22란 전투기는 이 애프터버너의 도움 없이도 초음속으로 비행이 가능한 "수퍼크루징" 기능을 갖고 있다.

공학/기술| 2016.11.24| 5페이지| 1,500원| 조회(441)

제트엔진, 가스터빈엔진, 가스터빈 엔진의 종류, 가스터빈엔진종류, 각 엔진의 특..

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양력의 발생원리

양력이란.가령 비행기날개와 같은 형상의 물체를 유체흐름방향으로 비스듬히 놓으면 그 물체에는 흐름 방향에 수직으로 물체를 들어올리려고 하는 힘인 양력이 작용한다. 날개가 비행기본체를 공중에 지탱시킬 수 있는 것은 이 때문이다. 예를 들면 종이 4모서리 중 2모서리 끝을 양손으로 잡고 종이 위로 바람을 불면, 종이가 밑으로 처져있는 상태에서 약간 위로 들린다.이렇게 종이를 들어 올리는 힘이 양력이다. 양력은 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 생긴다. 종이 위로 바람을 불면 공기가 적어진다. 공기가 적으면 압력이 낮아지고, 종이는 압력이 높은 종이 아래에서 압력이 낮은 종이 위로 올라가게 되는 것이다. 이에 대하여 물체를 흐름의 방향으로 떠밀어 보내려고 하는 힘을 항력(抗力)이라고 한다.양력의 발생 원리비행기가 날기 위해서는 추력, 항력, 양력, 중력이라는 4가지 힘이 필요하다.여기서 양력이란 무거운 비행기나 헬리콥터가 하늘을 날수 있는 이유는 날개의 밑에서 위로 밀어 올리는 양력이란 힘이 발생해서 하늘로 뜰 수 있다는 것이 널리 알려져 있다.우리가 흔히 알고 있는 양력은 유체의 속도가 빨라지면 압력이 낮아지고, 반대로 느려지면 압력이 높아진다는 베르누이의 원리를 들어서 날개의 앞전에서 위아래로 나누어진 공기가 끝부분에서 서로 도달하는데 걸리는 시간 때문에 윗부분의 흐름속도가 아래쪽보다 빠르게 흐르고 그로 인해 압력차이가 생겨 양력이 발생한다고 알고 있다.하지만 이것은 잘못된 설명으로 실제와는 다른 차이가 있고 실제 양력의 발생원리를 설명하기 위해서는 베르누이의 원리와 뉴턴의 법칙을 알아야 된다.베르누이의 원리란 '유체의 속력이 증가하면 압력은 낮아진다' 이다.베르누이의 원리는 다니엘 베르누이가 1738년에 펴낸 주요저서인 "유체역학'에서 발표한 유체역학의 기본 법칙 중 하나이다유체가 흐르는 속도와 압력, 높이의 관계를 수량적으로 나타낸 법칙이다.점성과 압축성이 없는 이상적인 유체가 규칙적으로 흐르는 경우에 대해 속력과 압력, 높이의 관계에 대한 법칙이다.유체의 위치 에너지와 운동 에너지의 합이 항상 일정하다는 성질을 이용한 것으로,완전 유체가 규칙적으로 흐르는 경우에 대해 서술한 것이다.예를 들어, 굵기가 변하는 관에 공기를 흐르게 하고 굵기가 다른 부분의 아래로 가는 유리관을 연결한다. 가는 유리관 속에서의 물의 높이를 관찰하면 굵은 쪽에 연결된 물기둥은 그 높이가 낮아지고, 가는 쪽에 연결된 물기둥은 높이가 높아진다. 같은 높이에서 유체가 흐르는 경우 유체의 속력은좁은 통로를 흐를 때 증가하고 넓은 통로를 흐를 때 감소한다.베르누이의 정리에 따르면 유체의 속력이 증가하면 유체 내부의 압력이 낮아지고, 반대로 속력이 감소하면 내부 압력이 높아진다. 압력이 높아지면 유리관 속의 물기둥을 더 세게 누르므로 물기둥의 높이가 낮아지고, 압력이 낮아지면 유리관 속의 물기둥을 약하게 누르므로 물기둥의 높이는 높아진다.이 정리는 결국 이상 유체에 대한 역학적 에너지 보존 법칙으로 생각할 수 있다. 그러나 이 법칙은 점성을 무시할수 있는 완전유체가 규칙적으로 흐르는 경우에만 적용할 수 있고, 실제 유체에 대해서는 적당히 변형된다.양력의 발생 원리는 ‘베르누이의 원리’에 기초한다. 그의 이론은 물이나 공기 같은 유체의 속도는 압력에 반비례한다는 것이다.즉, 유체의 속도가 증가하면 압력은 감소하고, 유체의 속도가 감소하면 압력은 증가한다.양력을 일으킬 수 있는 비행기 날개 단면 모양을 에어포일(Airfoil)이라고 한다.에어포일은 활처럼 둥글게 휘어진 모양으로 날개 윗면의 공기가 아랫면의 공기보다 빠르게 흘러가게 만들어졌다.그래서 날개 윗면의 압력은 낮고 아랫면의 압력은 높아진다.이때 생기는 압력 차이에 의해서 양력이 발생하고 비행기가 뜨게 되는 것이다.양력의 크기는 받음각(angle of attack), 비행속도, 날개 모양에 따라 달라진다.받음각이란 공기가 흐름의 방향과 날개의 경사각이 이루는 각도를 말한다.일반적으로 받음각이 커질수록 양력도 증가하게 된다. 하지만 받음각이 일정한 수준을 넘어서면 양력이 감소하고 항력이 증가한다.항력은비행기의 움직이는 방향과 반대로 작용하는 힘이므로 항력이 커지면 비행기가 추락한다.받음각양력은 비행속도의 제곱에 비례한다.다시 말해 비행속도가 증가하면 양력도 증가하고, 비행속도가 감소하면 양력 또한 감소한다.비행기가 빠른 속도로 날수록 더 안정적으로 떠 있을 수 있는 셈이다.양력은 날개 모양에도 영향을 받는데, 날개의 면적이 클수록 양력도 커진다.무거운 것을 운반하는 수송기나 여객기는 그만큼 많은 양력이 필요하다.따라서 이들의 날개는 면적을 넓게 만들어 더 많은 양력을 얻게 한다.반면 전투기는 고속비행을 목적으로 하므로 날개의 면적이 상대적으로 작다.에어포일의 모양에 따라서도 양력의 크기가 달라진다.경항공기는 대개 낮은 속도로 비행한다이 때문에 낮은 속도에서도 충분한 양력을 얻기 위해 두꺼운 날개를 사용한다.그러나 전투기는 얇은 날개단면을 사용해도 빠른 속도로 날기 때문에 충분한 양력을 얻을 수 있다.베르누이의 원리로 본 비행기가 하늘에 뜨는 원리는 비행기가 하늘에 뜰때 날개에 작용하는 힘으로일반적으로 우리가 알고 있는 상식에 의하면 비행기 날개에 작용하는 양력은날개의 앞면에서 출발한 공기가 날개를 만나 윗면과 아랫면으로 갈라져서 지나가게되고 이때 위쪽으로 볼록하게 굽어있는 면을 지나면서 지나가는 길이가 더 길어지게 되므로 날개 뒷면에서 공기가 동시에 만나기 위해서는 윗면으로 지나는 공기가 더 빠르게 지나가야한다는 이론이 적용된다.이때 베르누이의 원리에 의해 날개 윗면은 공기의 속도가 빨라지면서 압력이 낮아지게 되고 날개 아랫면은 반대로 압력이 증가하게 되고 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하려 하는 양력에 의해 날개가 위로 뜬다라는 결론을 얻게 된다.그러나 실제로는 날개 앞에서 갈라져 출발한 공기는 날개 뒤에서 만나지 않는다.속도가 빨라진 날개 윗면 공기가 더 빨리 지나가버리기 때문이다.

공학/기술| 2016.11.21| 6페이지| 1,500원| 조회(1,240)

유체역학, 양력, 양력의발생원리

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항공기 동체 및 날개구조 평가B괜찮아요

1) 항공기의 구조항공기 기체는 다양한 부분으로 구성되어있으며, 크게 동체, 주날개, 착륙장치, 조종면, 엔진 장착부 등으로 나눌 수 있다. 조종면은 보통 날개의 뒤쪽에 보조날개 형태로 장착되며 에일러론(aileron), 수평타(elevator), 방향타(rudder), 플랩(flap) 등이 있다.(1) 동체(fuselage)항공기 동체는 엔진, 주날개와 꼬리날개, 착륙장치가 장착되는 중심 부분일 뿐만 아니라 조종석, 승객과 화물 적재를 위한 공간 등을 만들며 항공기의 외형을 결정하는 주요 부분이다. 특히 동체는 장착되는 엔진의 숫자와 종류에 따라 다양한 형상을 가지게 된다. 예로 한 개의 엔진이 장착되는 경우 경비행기는 왕복 엔진(reciprocating engine)이나 터보프롭 엔진(turboprop engine)이 대부분 동체 전방 쪽에 장착이 되지만 전투기는 터보제트 엔진(turbojet engine)이나 터보팬 엔진(turbofan engine)이 동체 중앙 쪽에 장착되는 경우가 대부분으로 엔진의 개수와 종류에 따라 동체의 형상은 달라진다.동체에는 날개와 엔진 그리고 착륙장치를 고정하기 위한 곳들이 있으며 제작, 정비, 운송이 용이하도록 설계되어있고 이들 구성품들이 작용하는 하중과 응력(應力)들을 견딜 수 있도록 충분한 강도, 적절한 응력분산이 되어있다. 동체에 작용하는 응력과 하중을 분산시키고 충분한 강도를 갖도록 하기 위해 동체는 구조부에 전달되는 응력에 따라 구분되는 트러스(truss), 세미모노코크(semimonocoque) 그리고 모노코크(monocoque)와 같은 방법을 이용하여 제작한다. 최근 항공기 동체는 경량의 합금 등을 이용한 금속제 세미모노코크의 구조를 가지며 세미모노코크 구조에는 골격(frame), 벌크헤드(bulkhead), 세로대(longeron), 세로거더(stringer), 날개스파(spar), 그리고 외피(skin) 등의 구조재를 사용하여 충분한 강도를 가지는 경량의 동체를 제작하고 있다.기체의 기본 구조에는 각기 다른 자재와 제작 공정, 그리고 기술들이 적용되어 제작되고 조립되기 때문에 재료의 부식과 응력에 의한 피로를 고려하여야 한다. 부식에는 일반적으로 나타나는 표면 부식, 다른 금속 간 접촉에 의한 전기화학적 부식, 그리고 응력부식, 침전부식 등이 있다. 부식을 방지하기 위해 하중의 분산, 금속 성질 파악, 이음부 연결 방법 개선, 음극화 보호, 충진(sealing) 등 다양한 방법을 이용하고 있다.동체는 여러 개의 패널 형태로 제작된다. 비행 동체부, 전방 동체부, 중간 동체부, 후방 동체부 등으로 구분되며 길이에 따라 6개 이상으로 나뉘기도 한다. 각 동체부는 동체부끼리 전단핀으로 결합될 수 있도록 배럴(barrel)이 있으며 배럴은 동체 세로거더에 리벳으로 고정되어 있다.세미모노코크(semi-mpnocoque)구조그림 3) 세미모노코크최근 항공기 동체는 경량의 합금 등을 이용한 금속제 세미모노코크의 구조를 가지며 이를 외피가 하중의 일부를 담당하여 외피와 뼈대가 같이 하중을 담당하는 구조이다.장점：내부 공간 마련의 용이성, 큰 하중에도 잘 견딤,외형의 곡면형 제작이 가능모노코크구조 보다 가볍다단점：제작에 있어서 고가의 비용과 고도의 기술이 요구되어진다. 구조가 복잡하다.모노코크(monocoque)구조그림 4) 모노코크하중 대부분을 외피가 담당하는 구조이다.중량이 가벼운 대신 강성이 약하기 때문에 사고가 발생하면 충돌로 찌그러지기 쉽다.구조로는 외피(skin) 벌크헤드(Bulkhead) 정형재(former)이 있다.장점 은 : 내부 공간 마련이 용이하고 외형을 곡면형으로 제작이가능하다.단점 : 외피의 무게가 두꺼워 무게가 무겁고 균열 등의 작은 손상에도 구조 전체를 약화시킴요즘은 모노코크구조 보다는 세미모노코크 구조를 많이 사용한다.트러스구조그림 5) 트러스목재 또는 강철로 트러스를 이루고 그 위에는 천 또는 얇은 금속판으로 외피를 씌운구조이다구성요소 는 외피, 트러스(뼈대) 로 사용되고외피의 역할은 공기역학적 외형을 유지해주고 공기력을 트러스에 전달하는 역할만 한다,트러스의 역할은 기체에 작용하는 대부분의 하중을 담당한다.장점 : 제작의 용이성,적은 제작비용,간단한구조단점 : 내부 공간 마련의 어려움, 외형이 각진 부분이 많음날개구조날개의 구조날개는 항공기에 작용하는 하중을 견디는 주골격부(main frame)와 비행 조종을 위한 비행조종면, 파일론(pylon), 날개팁 그리고 랜딩기어를 위한 고정구조부로 이루어져 있다. 주골격부는 빔과 같은 날개 스파(spar), 리브(rib), 세로거더를 기본 구조로 하고 여기에 금속 표피를 부착하여 완성한다. 스파의 개수에 따라 단일 스파, 두 개 스파, 그리고 복수 스파로 구분할 수 있으며 목재 또는 금속이 사용된다. 날개에 작용하는 응력을 견딜 수 있도록 날개는 응력표피 금속구조를 가지며 날개의 표피는 리브와 세로거더에 리벳으로 결합된다. 대형여객기와 같은 경우 날개에는 3개 정도의 스파가 있고 스파 사이는 리브와 벌크헤드가 있어 연료탱크를 위한 공간을 형성하고 구조적으로 더 높은 강도를 갖도록 하며, 엔진 파일론과 랜딩기어들도 스파에 연결 장착된다.

공학/기술| 2016.11.21| 6페이지| 1,000원| 조회(379)

항공기, 리벳, 항공기기체, 동체, 날개구조, 항공기 동체 및 날개구조

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항공기에 작용하는 하중의 종류와 특징

항공기에 작용하는 응력항공기에 작용하는 힘은 기본적으로 외력과 내력 즉, 응력이 있다. 외력이란 비행을 하면서 비행기가 받는힘인데 양력, 중력, 항력, 추력이 있으며 외력이 발생함으로써 비행기 자체에선 응력이 발생하게 된다.외력에따라 내력의 크기와 형태도 변하므로 이러한 하중의 변화에 대해 안전하게 견딜 수 있도록 구조물을 설계해야한다.응력은 외력이 증가함에 따라 증가하지만 이에는 한도가 있어서 응력이 그 재료 고유의 한도에 도달하면 외력에 저항할 수 없게 되어 그 재료는 마침내 파괴된다. 응력의 한도가 큰 재료일수록 강한 재료라고 할수 있으며, 또 외력에 의해 생기는 응력이 그 재료의 한도 응력보다 작을수록 안전하다고 할 수 있다.힘은 물체에 운동과 변형을 일으키는 요인이다. 특히 항공기 구조를 해석하는 데는 힘에 의해 기체에 발생하는 변현을 예측하는 것이 더욱 중요하다. 같은 힘이라도 넓은 면에 작용할 때 와 작은 면적에 집중될 때 발생하는 변현의 크기가 전혀 다르므로 단순히 힘의 크기만 가지고는 구조에 미치는 영향을 결정할 수 없다.항공기 기체는 항공기의 용도와 종류 및 형식 등에 따라 그 형태가 다를 수 있지만, 안전 운항을위한 요구조건이 충족 될 수 있도록, 기체에 작용하는 여러 외력을 고려한 구조와 모양뿐만이 아니라, 경제적인 운항을위해서는 구조 무게도 가벼워야 한다.항공기의 기체 구조부는 동체(fuselage), 날개(wing), 착륙장치(landing gear), 안정판(stabilizer), 조종면(control surface)으로 구성되어 있다.조종면은 도움날개(aileron), 플랩(flap), 트림탭(trim tab), 스포일러(spoiler), 방향타(rudder)와 비행 시 자세를 수정하는 여러 다른 가동면(movable surface), 으로구성되어 있으며, 이러한 구조부에는 비행 중 항상 외력(하중)이 작용한다.일반적으로 기체 구조에는 여러외력이 작용하며, 구조부 자체 또는 부재에 내력 즉 응력(stress)이 작용하게된다.응력은 단위 면적당 작용하는 힘이며 항공기에 작용하는 응력의 종류는 크게 5가지로 나뉘어져있다1.압축(Compression) 2.인장(Tension) 3.비틀림(Torsion) 4.휨(Bending) 5.전단(Shear)단위는 kgf/cm²,kgf/mm²가 사용된다응력은 항공기 기체 구조부에 상당히 큰 비중을 차지하며 이 힘을 고찰하는 것이다그의 의미는,1.압축응력 (Compression)5가지의 응력중 하나인‘압축(Compression)’의 정의는 재료가 압축력을 받았을 때 그 단면에 대해서 수직방향으로 생기는 응력이다. 파괴와 압력으로 가해지는 응력으로 비행 중에는 주로 날개 윗면의 압축을 받게 되며 지상에 있을 경우에는 강착장치의 압축을 받게 된다.그림 1 압축응력2.비틀림응력 (Torsion)비틀림(torsion)은 꼬임응력(stress of twist)으로 부하가 걸리는 회전축의 내부에는 비틀림이 발생한다.비틀림 응력은 사실 앞서 나왔던 압축응력과 인장응력이 섞인 것이다.비틀림(torsion)은 물체에 돌림 힘이 재하 되었을 때 나타나는 (변형)상태이다. 비틀림은 비틀림 각(?) 또는 재축 방향 단위 길이 당 비틀림 각으로 측정되며, 비틀림으로 인하여 반지름 방향과 직각 방향으로 전단 응력이 발생하게 된다.그림 2 비틀림응력3.인장응력 (Tension)인장(tension)은 힘을 가하여 부재(member)를 잡아당길 때 부재 내에 걸리는 응력으로 2개의 부품을 고정하기 위하여 볼트(bolt)의 인장력을 이용하여 고정을 한다. 예를 들면 케이블(cable)을 이용하여 항공기나 엔진을 들어 올리는데 사용하면 케이블에는 인장력을 받는다. 지상에 있을 때는 중력에 의하여 날개 윗면에 인장이 작용하며, 비행 중에는 날개 아랫면에 인장이 작용한다.응력의 단위는 작용하는 힘을 면적으로 나누었기 때문에 N/㎡, kgf/㎠등을 사용한다.그림 3 인장응력4.굽힘응력 (Bending)

공학/기술| 2016.11.21| 5페이지| 1,000원| 조회(247)

항공기, 응력, 항공기기체, 항공기에 작용하는 하중의 종류와 특징

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열역학 제1법칙, 제2법칙에 관하여

열역학열역학(Thermodynamics)은 열(Thermo)과 동력(Dynamics)가 합쳐진 단어로서 열과 동력적 일의 관계를 바탕으로 열 현상을 기본으로 자연계 내부에서의 에너지 흐름을 통일적으로 다루는 물리학의 한 종류이다.열역학이 자연계에서의 에너지 흐름을 연구하는 분야라는 점에서 자동차산업, 항공 산업 등 에너지소비와 관련이 깊은 분야에서 중요한 학문이다.열역학 제 1 법칙은 ‘에너지 보존 법칙’이다.에너지는 형태가 변할 수 있을 뿐 새로 만들어지거나 없어질 수 없다. 일정량의 열을 일로 바꾸었을 때 그 열은 소멸된 것이 아니라 다른 장소로 이동하였거나 다른 형태의 에너지로 바뀌었을 뿐이다.에너지는 새로 창조되거나 소멸될 수 없고 단지 한 형태로부터 다른 형태로 변환될 뿐이다.열역학 제 2 법칙의 정의로는 ‘고립계에서 총 엔트로피의 변화는 항상 증가하거나 일정하며 절대로 감소하지 않으며, 에너지 전달에는 방향이 있다는 것이다. 즉, 자연계에서 일어나는 모든 과정들은 가역과정이 아니라는 것’ 이다.열과 일1842년 메이어의 이론계산에 의해 열과 일에 관한 등가성을 명확하게 하였다. 그 이후 1843년 영국의 주울은 단열시킨 용기에 물을 넣고 날개판으로 교반함으로써 일어나는 수온의 상승을 측정하는 실험을 하였다.이때 교반시킨 일은 여러 가지 길이로 변화시킴으로써 실험을 한 결과를통해 일은 일정한 비율에 의해 열로 치환된다는 사실을 발견하게 되었다.이러한 일정한 비율을 열의 일당량(mechanical equivalent of heat)이라고 한다그림 1 주울의 열의 일당량.열역학 제 1법칙열역학 제1법칙 수식 :E = Q - W여기서 E는 내부 에너지, Q는 계에 흡수되는 열, W는 계가 한 일이다. 계가 열 Q를 흡수하면 내부에너지는 증가하고 방출하면 내부에너지는 감소한다. 그리고 계가 일을 하면 내부에너지는 감소하고, 계가 외부로부터 일을 받으면 내부에너지는 증가한다열역학 제 1 법칙은 앞서 말했듯이 ‘에너지 보존 법칙’이다. 에너지란 외부에 대해 어떠한 변화, 효과 또는 일을 일으킬 수 있는 능력을 말한다.에너지는 형태가 바뀔지언정 에너지 자체의 질량은 일정하게 유지하는 것이다. 예를 들자면 롤러코스터가 위로 올라갈수록 위치에너지는 증가하는 반면, 운동에너지는 감소하게 된다.그러다가 어느 순간 정상에 다다르게 되어서 롤러코스터가 하강하게 되면 위치에너지는 감소하는 반면, 운동에너지는 증가하게 된다. 이를 통해 에너지의 성질은 변하게 되지만, 에너지의 총 용량은 변하지 않는다는 것을 알 수 있다.위의 사진은 에너지 보존 법칙의 등적과정과 단열과정에 대한 사진이다. 등적과정이란 일(W)은 0이지만 온도(Q)는 증가하고 있으므로 내부 에너지가 증가한다는 것이다.반대로 단열과정은 온도(Q)가 0이고 일(W)이 증가할 때에는 내부에너지가 감소한다는 것이다.열역학 제 1 법칙인 에너지 보존의 법칙은 여러 에너지들 중 열과 일에 대한 에너지 보존 법칙이라고도 할 수 있다. 또한, 이러한 에너지 보존 법칙에 의해 제 1 종 영구기관은 에너지 보존 법칙에 의해 의거하여 존재할 수 없다는 사실을 알 수 있다.열역학 제 2법칙열역학 제 2법칙 수식 ：ΔS ≥ 0 부등호(>)는 비가역과정에 적용되고 엔트로피의 변화(ΔS)는 0보다 크다. 즉 항상 증가한다는 말과 같다. 등호(=)는 가역과정에 적용된다.열역학 제 1법칙은 에너지가 보존된다는 것을 나타낸다. 그러나 에너지는 보존되지만, 자연계에서 실제로 일어나지 않는 많은 과정들이 있다. 예를 들어, 차가운 물체에 뜨거운 물체를 접촉시키면 뜨거운 물체에서 차가운 물체로는 열이 전달되지만, 반대의 과정은 자발적으로 일어나지 않는다.열역학 제2법칙에 관한 클라우지우스의 기술은, 열은 스스로 차가운 물체에서 뜨거운 물체로 옮겨갈 수 없다.켈빈-플랑크의 기술, 계가 한 온도에서 열 저장실로부터 흡수한 열로 순환 과정을 하면서 흡수한 열과 같은 양의 일을 하는 것은 불가능하다. 즉 100%열을 흡수해서 흡수한 열을 100% 운동으로 바꾸는 것은 불가능하다.1. 에너지는 질서있는 곳(엔트로피가 높다.)에서 무질서한 곳(엔트로피가 낮다.)으로 흘러간다.예) 확산 : 농도가 높은 곳에서 농도가 낮은 곳으로 분자가 이동하는 현상.2. 자연계에서 일어나는 모든 과정들은 가역과정이 아니라, 비가역 반응이다.예) 확산된 기체 분자는 다시 모이지 않는다.3. 에너지는 변환될 때 무질서한 열에너지로 방출됨으로 모두 일을 하는 에너지로 변환될 수 없다. 즉, 효율 100%는 없다.카르노 사이클1824년 프랑스의 카르노 는 이상적인 열기관의 효율은 동작유체의 종류에 관계없이 고온열원과 저온열원과의 온도에 의해서만 결정된다는 사실은 발견하였으며 동일한 고. 저열원 사이에 작동하는 열기관중 최고의 효율을 갖는 이상적인 사이클로서 2개의 등온과정과 2개의 단열과정을 가진 사이클을 제창하였는데 이 사이클을 카르노 사이클이라고 한다.

공학/기술| 2016.11.21| 6페이지| 1,000원| 조회(284)

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