항공 공학 실험 결과보고서 (3차 아음속풍동실험) (04. 11. 15)1.실험 제목: 3차원 날개의 공력계수 측정2.실험 목적: 항공기의 공력특성에 영향을 미치는 공력계수(받음각에 따른 양력계수와 항력계수)를 3차원 날개를 사용해서 풍동실험으로 구하여 이론적인 해석 결과와 비교하여 공기력의 특성을 이해한다.3.Balance 보정결과 Data1)양력에 의한 양력 측정추 질량#1#2평균추 증가량에 따른 기울기평균기울기0-0.23935-0.23983-0.239590.000000145200-0.23932-0.2398-0.239560.00000015400-0.2393-0.23979-0.239550.00000007600-0.23928-0.23976-0.239520.00000012800-0.2392-0.23972-0.239460.000000301000-0.23921-0.23968-0.239450.000000072)양력에 의한 항력 측정추 질량#1#2평균추 증가량에 따른 기울기평균기울기0-0.19233-0.19245-0.19239200-0.19241-0.1924-0.19241-0.000000075-0.000000020400-0.1924-0.19241-0.192410.000000000600-0.1924-0.19241-0.192410.000000000800-0.1924-0.19241-0.192410.0000000001000-0.19241-0.19241-0.19241-0.0000000253)항력에 의한 양력 측정추 질량#1#2평균추 증가량에 따른 기울기평균기울기0-65.615-65.567-65.591200-65.614-65.565-65.58950.00000750.000001000400-65.616-65.566-65.591-0.0000075600-65.615-65.565-65.590.0000050800-65.615-65.565-65.590.00000001000-65.614-65.566-65.590.00000004)항력에 의한 항력 측정추 질량#1#2평균추 증가량에 따른 기울기평균기울기0-0.20507-0.20514-0.20511200-0.20498-0.2051-0.205040.0000003250.000000145400-0.20495-0.20508-0.205020.000000125600-0.20494-0.20505-0.2050.000000100800-0.20492-0.20503-0.204980.*************-0.20491-0.20501-0.204960.0000000755) 실험치에 따른 받음각에 따른 양력과 항력 전압값·받음각(°C)양력(V)항력(V)유속풍동팬회전수0-0.23893-0.1895510.5m/s200rpm2-0.23884-0.189584-0.23842-0.190755-0.23842-0.191616-0.23843-0.191017-0.23824-0.19186V(refernce)T(온도)8-0.2379-0.192759-0.23781-0.19388-0.188V16.2°C10-0.23823-0.1917111-0.23799-0.1926612-0.23798-0.1936516-0.23696-0.1958320-0.23757-0.194046) 보정식을 이용하여 항력과 양력으로 환산-200rpm으로 실험함-받음각(°C)양력(N)항력(N)06.17.109210.2498.114415.1758.541519.4799.410622.1499.466728.219.154830.419.28933.8529.551034.229.711130.769.121226.48.531622.68.66받음각에 따른 양력 그래프받음각에 따른 항력 그래프받음각에 따른 양력계수 그래프받음각에 따른 항력계수 그래프고찰Balance 보정결과 Data에서 양력에 의한 양력측정과 양력에 의한 항력측정 결과표와 그래프를 보았을 때 양력에 의한 양력측정결과에서 양력이 커질수록 측정된 양력은 -0.23959에서 -0.23945까지 계속 증가하고 있다.또한 양력에 의한 항력결과표와 그래프를 보았을 때는 추의무게가 0에서부터 200g까지 변할 때 -0.19233에서부터 -0.192425 까지 빠르게 값이 하강하다가 추의 무게가 200g이 되는 시점에서부터 -0.192425에서 계속 일정하게 유지되다 추의무게가 800g이 되는 시점에서 1kg이 될 때까지 다시 빠르게 감소한다.이는 양력이 상승할수록 양력에 의한 양력의 측정치 즉, 실제 양력이 상승하고 항력 즉, 항력에 의한 항력 측정치는 이와 반대로 감소하다가 일정하게 유지되면서 전체적으로 양력이 항력보다 크므로 에어포일은 양력을 갖게 됨을 의미한다.그 다음 그래프에 있는 항력에 의한 양력측정과 항력에 의한 항력측정결과표와 그래프를 보면 평균값과 추 증가량에 따른 기울기, 평균기울기 수치에서 항력에 의한 양력측정 값은 거의 변화가 없고 거의 일정한 값을 갖는 것을 볼 수 있다. 이것은 결과표에 있는 추 증가량에 의한 기울기와 평균기울기 수치에서도 확인할 수 있다. 또한 그 다음에 있는 항력에 의한 항력그래프를 보면 그래프 상으로는 상당히 크게 변화하는 것 같이 보인다. 그러나 여기서 주의해야 할 것은 결과표와 비교해 보아야 한다는 것이다. 결과표의 평균치 항목을 보면 실제 수치의 변화가 상당히 적다는 것을 발견할 수 있을 것이다. 또한 평균기울기 항목을 봐도 추 질량의 변화에 비해서 0.000000145라는 상당히 적은 기울기 값을 가지는 것을 발견할 수 있을 것이다. 이는 항력에 의한 양력과 항력에 의한 항력이 현재 측정된 에어포일에 이 실험에 한하여 전체적으로 크게 영향을 미치지 않는다는 것을 나타낸다.그 다음에 있는 받음각에 따른 양력과 항력 결과표와 그래프는 받음각에 따라서 변하는 항력과 양력에 대해 말해준다.받음각에 의한 양력그래프를 보면 0에서부터 계속 증가하는 기울기 값을 가지고 있다가 9~10사이에 한번 그리고 16정도 이후에 두 번째로 양력의 기울기가 하강으로 돌아서는 것을 볼 수 있다. 또한 받음각에 의한 항력그래프를 관찰하면 0에서부터 계속적으로 항력이 감소하다가 9~10정도에 한번 양의 값으로 항력의 기울기가 돌아서고 다시 16이후에 항력의 기울기가 양으로 돌아서는 것을 볼 수 있다. 이것은 이 부근에서 실속현상이 나타난다는 것을 의미하는 것이다.
항공공학실험 예비보고서@. 실험 제목신호 입, 출력에 관련된 증폭과 필터링@. 실험 목적입력신호와 출력 신호의 관계에서 신호의 증폭과 필터링을 이론 및 실험으로 이해한다. 이 실험을 통하여신호의 증폭과 필터링에 따른 주파수 변화 및 신호의 왜곡, Bias 전류 및 Offset 전압 조정, Slew rate를알아본다. 최종적으로 입, 출력 부분의 Data를 원하는 방향으로 획득할 수 있는 능력을 획득한다.@. 실험도구오실로 스코프, 함수 발생기, RC 소자들, 가변 저항, Bread Board,LM741-National (대용품으로 “ua741, upc151-NEC, TA7505M-도시바“가 가능함.)LM741 Data Sheet(예비보고서와 별도로 파일로 첨부함.)@. 관련이론*이상적인 Op-amp는 다음과 같은 특성을 갖는다.입력저항출력저항개방전압(개회로 상태) 이득주파수 대역폭입력전압이 0이면 출력전압도 0이다.(Zero Offset) - 즉, 오프셋(off set) 전압 및 전류가 0이다.온도에 따라 특성이 변하지 않는다.(Zero drift)1. 비반전 증폭회로반전증폭기에 의해 생기는 음의 이득(즉, 위상의 반전)을 피하기 위해 비반전 증폭기가 종종 사용된다.비반전 증폭기는 입력신호가 비반전 단자에 공급됨에 주목해야 한다. 반전 증폭기와 유사한 방법으로 해석할 수 있다. 비반전증폭기의 폐루프이득은 항상 양수이고 1보다 크거나 같다.[1] 페루프이득 G=1+(Rf/R1)그림에서 ±입력단자간의 전압을 υS 로 하면 S점의 전위는 υ1 + υS가 되고 R1과 Rf의 전류가 같아진다.즉, i1=if가 되면 아래식과 같이 된다.((+)는 비반전단자, (-)는 반전단자)OP Amp의 페루프 이득을 A0라 하면 υ0 =A0υS , υS=υ0/A0가 되고 A0를 무한대로 하면 υS=0 이 된다.따라서 위의 식으로부터 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.위 식이 나타내는 의미를 생각해 보자. 그림에서 비반전단자에 υ1을 인가하면, 동위상의 출력전압υ0가 얻어진다. 이것은 Rf와 R1을 삽입하여 반전단자에 부귀환 되어, R1에 전압υR1이 나타난다. 그러므로υ1과υR1이 같아지기 직전의 한점 (υ1과 거의 같은 전압)에서 υ0과 υ1의 비가 이 반전증폭회로의 페루프이득 G가 된다.[2] 옵셋 조정(Offset null)그림에서 υ1 =0에 대해서 출력전압 υ0 를 관찰하면 υ0 에는 정 또는 부의 분명치 않은 (둘 중의 하나)전압이 나타난다. 그 곳에서 B형의 가변저항 VR을 조정하면 υ0 가 최소치가 되도록 한다.[3] G=1(Rf/R1)=2의 확인아래 사진으로부터 관측할 수 있듯이 입력전압 (Peak -to -Peak)Vpp=1[v], 출력전압 Vpp= 2[v]가 된다.Rf=R1=10[㏀] 이므로 이론치 대로 G=2되는 것을 확인할 수 있다.2. 입력 바이어스 전류와 그 영향에 대한 보정
항공 공학 실험 결과보고서1. 실험 제목스트레인 게이지 부착 실험2. 실험 목적strain gage의 사용방법 및 특성을 알아보고, strain 측정으로부터 여러 가지 물성치를 얻는 과정을 이해하는데 목적이 있다.3. 실험 절차1. 시편에 strain gage 부착① 피측정물의 strain gage를 접착하는 장소를 사포로 연마한다.② gage를 붙일 장소에 중심선을 표시한다.③ strain gage의 접착장소에 탈지면이나 거즈에 아세톤과 같이 휘발성이 높고 유지를 용해하는 작용을 사용하는 용제를 묻혀 한 방향으로 강하게 문지른다.④ 접착제를 준비하고, gage의 앞, 뒤를 확인하여 gage의 뒷면에 접착제를 떨어뜨린다.접착제는 급속하게 굳어버리므로 gage에 접착제를 바르지 말아야한다.⑤ 접착제를 떨어뜨린 gage를 측정물에 표시한 중심선에 맞추어 테이프와 함께 붙인 다.⑥ 접착제가 굳고 난 후에 테이프를 제거한다.2. strain gage terminal 연결① gage리드선을 핀셋을 사용하여 집어올린다. 이때 단선되지 않게 주의하여야 한다.② gage terminal을 gage와 약 5-10mm 떨어뜨려 접착한다.③ 핀셋을 사용하여 gage 리드선을 terminal 리드선에 감는다. 이때 두 선은 너무 팽팽 하지도 너무 느슨하지도 않게 한다.④ 두 리드선이 연결된 부분을 테이프로 고정시킨다3. strain gage bridge box 구성4. strain meter 와 bridge box 연결5. strain meter 영점조절6. 빔 끝부분에 추의 무게를 변화시키면서 strain 측정 (실험1)- E(young's modulus) 구하기측정값weight(g)Strain(ε)(단위: x 10-6)E(단위:GPa)10cm30cm50016.6638.5770.632100033.3376.1970.56200069.04149.0468.1963000102.3222.85768.9814000138.09294.2868.1963000102.3219.0468.989200069.04146.668.196100033.872.3869.61750018.0937.6165.055- 관련식Strain(ε)은 게이지 facter(2.1)로 측정값을 나눈 것이다.7. strain gage의 위치를 변화시키면서 strain 측정 (실험2)- V(Shear force) 구하기 (1kg을 기준으로 계산했음)측정값거리(cm)Strain(ε)X1 (10cm)0.0098X2 (30cm)0.0074V(10cm) = (0.025*0.012*70.56*33.33)/(6*0.1)V(30cm) = (0.025*0.012*70.56*76.19)/(6*0.3)b = 2.5cm , h = 1cm , 시료는 알루미늄△X = 스트레인게이지의 거리4. 고찰금주에 실시한 스트레인 게이지 실험은 스트레인 게이지를 사용하여 시료에 가해지는 Shear force를 정량화된 수치로 얻는 것에 그 목적이 있었다.이 실험에서 사용한 스트레인 게이지 방식은 전기식 스트레인 게이지로서 전기저항의 변화를 통해서 Wheatstone Bridge의 특징인의 성질을 이용하여 저항 균형의 변화를 전위차로 나타내게 되고 이 값을 게이지 facter로 나눈 것이 Strain 값이 된다.이 스트레인 값을 관련 식에 계산함으로써 Shear force를 구하게 되는 것이다.먼저 스트레인 게이지를 시료에 부착하는 과정을 마친 후에는 영점을 조절하게 되는데 영점의 조정범위가 그리 크지 않으므로 임의의 값을 영점으로 설정하고 측정값에서 임의의 영점 값을 감하는 방법을 사용하였다.이때 사용한 스트레인 게이지는 10cm 일 때와 30cm 일 때 각각 두개씩 사용하였다.추의 무게는 500g에서 4 kg까지 사용하였고, 4kg까지 올린 후에는 다시 단계적으로 무게를 줄여서 500g 으로 조절하였다. 추를 거는 위치는 10cm 와 30cm 두 군데를 설정하였다.스트레인 값과 E값은 측정무게 모두에서 계산하였으나 Shear force는 1kg 일 때 10cm와 30cm 두 개의 값만을 구하였다.