모형 항공기의 공기 역학적 성능: DC-6B

공기역학적 특성을 평가하기 위해, 공기역학계수가 비행기 의 태도, 즉 공격 각도, 야각도 및 롤 각도와 관련하여 변화하는 방식을 결정하는 것이 중요합니다. 공기역학적 힘 균형은 모델이 경험한 힘과 순간을 직접 측정하는 데 널리 사용되는 방법입니다. 측정된 힘과 모멘트뿐만 아니라 기류 온도, 정적 압력 및 총 압력에서 공기역학 계수는 여러 각도의 공격과 야우 각도를 얻을 수 있습니다.

동적 유사성 조건이 충족되고 적절한 보정이 적용되는 경우 소규모 모델을 테스트하여 본격적인 물체의 공기역학적 특성을 얻을 수 있다. 비압축성 안정흐름의 경우, 관련 유사성 파라미터는 적절한 기준 길이를 기준으로 레이놀즈 번호이다.

DC-6B와 같은 저속 비행기의 경우 동일한 비행 조건에 대해 레이놀즈 수와 일치할 수 있기 때문에 공기역학적 특성을 작고 저속 풍동에서 측정할 수 있습니다. 이러한 조건에서 공격 각도에서 드래그 및 리프트의 의존성을 얻을 수 α. 알파에 대한 이러한 의존도를 사용하여 비행기 성능을 평가할 수 있습니다.

공기역학계수가 여러 가지 조건 및 구성을 위해 측정되면, 예를 들어 두 개의 상이한 꼬리 형상을 사용하여 안정성유도체(dCM/dα, dCN/dβ),리프트슬로프(dCL/dα), 최대 리프트 계수, 최대 리프트 대 드래그 비율 및 기타 공기역학적 특성이 발견될 수 있다. 이러한 공기역학계수로부터 비행기 안정성과 성능에 대한 수정 또는 설계 선택의 효과를 결정할 수 있습니다.

안정성 유도체는 항공기가 안정적이거나 불안정한지 여부를 나타냅니다. 예를 들어, 돌풍으로 인해 항공기의 공격 각도가 갑자기 증가하는 경우 항공기의 반응은 안정성을 특성화합니다. 공격 각도가 무기한 증가하는 경우 항공기는 불안정하다고 합니다. 그러나 공격 각도가 초기 값으로 돌아오면 돌풍 이전의 태도가 안정적이라고 합니다. 방향 안정성도 마찬가지입니다. 항공기의 경향이 갑작스런 변화 후 초기 요 각도로 돌아가는 경향이라면 항공기는 방향적으로 안정적이라고 합니다.

이 데모에서는 풍동에서 의 힘과 순간 측정을 위한 공기역학적 힘 균형이 도입될 예정입니다. 지지 스트럿과 모델의 무게의 기여를 제거하기 위해, 균형은 공기역학적 힘과 순간에 대한 최종 결과가 항공기에만 기인하도록 하기 위해 지체됩니다. 또한, 이 데모는 기존의 비행기 설계에서 꼬리의 효과와 세로 및 측면 항공기 안정성의 중요성을 보여줍니다.

이 데모에서는 두 가지 구성에서 DC-6B 모델의 성능 및 안정성 특성을 측정했습니다. 한 구성에서, 기존의 비행기 꼬리는 모델(tail-on)에 부착되었고, 두 번째 구성에서는 꼬리를 제거하고 원뿔(tail-off)으로 교체하였다. 각 구성에 대해 공격 각도로 리프트 계수 및 드래그 계수의 변형이 결정되었습니다(그림 3). 공격 각도및 베타에 대하여 피치 모멘트 계수 및 야모계 계수의 변화도 조사하였다(도 4).

결과는 꼬리의 공기역학적 효과를 보여줍니다. 그림 3에서는 꼬리가 최대 리프트와 드래그를 증가하지만 전체 꼬리는 공기역학적 성능을 감소시킵니다. 꼬리가 꺼지면 모델은 세로적으로 방향적으로 불안정합니다(그림 4). 따라서 항공기 성능이 저하될 수 있더라도 안정성을 달성하기 위해 비행기 꼬리가 필요합니다.

그림 3. 테일온 및 테일오프 구성에 대한 성능 평가 곡선입니다. A) 리프트 계수 대 α; B) 계수 대 α 드래그; C) 드래그 폴라; 및 D) L/D vs α. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4. 꼬리 켜기 및 꼬리 오프 구성에 대한 성능 평가 곡선. A) 피치 모멘트 계수 vs α; B) 야 모멘트 계수 vs β. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

풍동에서 공기역학적 균형을 사용하여 소규모 모델을 테스트하면 항공기의 주요 공기역학적 특성을 판단할 수 있습니다. 6-component 균형은 세 가지 힘 구성 요소, 리프트, 드래그 및 측면 힘, 그리고 세 순간 구성 요소, 피치, 요, 롤 모멘트측정합니다.

본격적인 물체와 모델 간의 동적 유사성이 달성될 때, 예를 들어 레이놀즈 수는 비압축성 안정흐름의 경우 동일하며, 소규모 모델을 사용하여 얻은 공기역학계는 성능 및 정적 안정성과 같은 본격적인 개체 및 공기역학적 특성에 적용되며, 결정될 수 있다.

풍관의 외부 저울에 의한 힘과 모멘트 측정에는 여러 가지 응용 프로그램이 있습니다. 이 방법은 항공 우주 산업에서 널리 사용됩니다. 그러나 해군 공학, 자동차 산업 및 토목 공학과 같은 많은 분야에서 연구 개발에 성공적으로 적용되었습니다.

해군 공학에는 여러 가지 응용 프로그램이 있습니다. 예를 들어, 항해 보트와 경주용 보트는 공기역학적 힘에 의해 크게 영향을 받고 있으며, 선박에 미치는 영향은 성능을 최적화하기 위해 고려되어야 합니다. 저속 선박 설계의 경우 공기역학적 힘을 고려하여 연료 소비를 줄이고 전반적인 성능을 향상시켜야 합니다.

풍터널 테스트의 이점을 누릴 수 있는 또 다른 산업은 자동차 산업입니다. 풍터널 테스트는 자동차가 경험한 드래그 힘, 측면 힘 및 순간을 결정하는 데 사용됩니다. 이 기술은 더 경쟁력있고 효율적인 디자인으로 이어지기 때문에 이것은 이제 신차 개발을위한 표준 관행입니다.

힘 측정을 위한 풍구 테스트는 성능 최적화에 국한되지 않습니다. 현대 토목 산업에서 풍차 테스트는 안전을 높이는 데 사용됩니다. 크고 날씬한 고층 빌딩이 강풍의 영향을 받습니다. 이러한 돌풍은 건물 붕괴를 피하기 위해 건물 설계에서 고려해야 할 높은 하중을 생성합니다. 이는 안전을 보장하기 위해 풍관에서 테스트해야 하는 교량에도 적용됩니다.

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