고려대학교 기계공학실험II 풍동 실험 결과 보고서

목차

1. Data Sheet

2. 결과 및 고찰
A. 영각에 따른 양력계수 및 항력계수의 변화를 고찰한다. 특히, 무 양력영각, 실속도 등을 고찰해본다.
B. 박리점의 영각에 따른 이동상태, 영각 일정 시 유속변화가 와류박리에 주는 영향 및 익면와류 등에 대하여 조사한다.
C. 양력 값을 크게 하기 위해 어떠한 방법들이 있는지 조사한다.
D. 본 실험에서 배운 이론과 관련된 기기에 대한 설계개선 방안을 제안하시오.

본문내용

A. 영각에 따른 양력계수 및 항력계수의 변화를 고찰한다. 특히, 무 양력영각, 실속도 등을 고찰해본다.
Data Sheet를 참고하면 영각이 증가함에 따라 양력계수와 항력계수는 증가하는 경향을 확인할 수 있다. 특히 실험에 사용된 Airfoil의 형태가 대칭익형이 아닌 Camber익형이기 때문에 영각이 0°일 때에도 양력이 발생하는 것을 확인 할 수 있다. 대칭익형과 캠버익형은 날개 단면 형상의 평균 두께선(Camber Line)을 비교하여 구분할 수 있는데, 대칭익형의 경우 Camber Line과 Chord Line이 직선임과 동시에 일치한다. 이와 다르게 캠버익형은 Camber Line이 곡선의 형태이다. 캠버익형은 대칭익형과는 다르게 Angle of Attack 없이도 양력을 얻을 수 있는데, 아래 그림과 같이 형상에 의해 위아래로 나눠진 유체흐름을 보면 위쪽으로 흐르는 유동은 아래쪽으로 흐르는 유동보다 곡률이 크기 때문에 유동의 속도가 빠르고 상대적으로 압력이 낮아지게 된다. 이에 따라 날개 위아래로 발생한 압력차로 인해 날개에 양력이 작용하게 된다.
영각이 점점 증가하다가 약 12도 부근을 넘어서게 되면 양력은 급격하게 감소하고 대신에 항력이 증가하는 현상을 확인할 수 있는데, 이러한 급격한 양력저하 현상을 Stall이 발생했다고 한다. 양력의 수식에서 알 수 있듯이 양력은 속도의 제곱, 그리고 양력계수에 비례하는데, 만약 비행기가 저속으로 비행하거나 Angle of Attack이 임계 각도를 넘어 양력계수가 급감하게 되면 양력을 잃어 Stall이 발생하게 된다.
위 그래프에 따르면 Angle of Attack이 커질수록 양력이 증가하다가 어느 시점에서 양력계수가 급감하는 것을 알 수 있다. 또한 캠버익형의 경우 동일한 Angle of Attack에서 대칭익형에 비해 더 큰 양력계수를 갖지만 실속은 더 빨리 일어나는 것을 알 수 있다.

참고 자료

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https://www.grc.nasa.gov
http://nfx.co.kr
https://www.flickr.com/ - Vortex generator image (Bill Abbott – Boeing 737-800 American Airlines, wing + winglet)
http://www.aviationpartners.com/aircraft-winglets/ - Winglet image
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