항공학

Aeronautics
여기서 "직접" 리디렉션.에스토니아 항공사의 경우 항공(회사)을 참조한다.
우주 왕복선 아틀란티스 호를 탄 아틀란티스 호.

항공학은 비행이 가능한 기계의 연구, 설계 및 제조와 관련된 과학 또는 기술이며, 대기권 내에서 항공기와 로켓을 운용하는 기술이다.영국 왕립항공학회는 '에로넛 아트, 과학 및 엔지니어링'과 '항공학(어떤 표현은 우주비행사학을 포함한다)'의 측면을 파악한다."[1]

원래는 항공기 운용만을 지칭하는 용어였으나, 그 이후 기술, 사업 및 기타 항공기 관련 측면을 포함하도록 확대되었다.[2]"항공"이라는 용어는 항공선과 같이 항공보다 가벼운 비행선을 포함하고, 탄도 차량을 포함하지만 "항공"은 기술적으로 그렇지 않지만 항공학과 교환하여 사용되기도 한다.[2]

항공과학의 중요한 부분은 공기역학이라 불리는 역학의 한 분야인데, 공기의 움직임과 그것이 움직이는 물체와 상호작용하는 방식(항공기 등)을 다룬다.

역사

초기 아이디어

1490년경 레오나르도 다빈치의 비행기계 설계

실질적인 항공학 이해 없이 비행하려는 시도는 초기부터 이루어졌는데, 전형적으로 날개를 만들고 불구하거나 치명적인 결과를 가진 탑에서 뛰어내리는 것이다.[3]

현명한 조사자들은 조류 비행 연구를 통해 어느 정도 합리적인 이해를 얻으려고 했다.아바스 이븐 피르나스 등 중세 이슬람 황금시대 과학자들도 이런 연구를 했다.[4][5][6][7]현대 항공학의 창시자인 르네상스의 레오나르도 다빈치와 1799년 케이리 둘 다 조류 비행에 대한 연구로 그들의 연구를 시작했다.

인간이 운반하는 연은 고대 중국에서 광범위하게 사용되었던 것으로 여겨진다.1282년에 이탈리아의 탐험가 마르코 폴로는 당시 중국의 기술들을 묘사했다.[8]중국인들은 또한 작은 열기구나 등불, 회전날개 장난감을 만들었다.

비행에 대한 과학적인 논의를 제공하는 초기 유럽인은 로저 베이컨이었는데, 로저 베이컨은 그가 미래에 건설될 것으로 예상한 공기보다 가벼운 풍선과 펄럭이는 날개 달린 오르니토퍼의 작동 원리를 설명했다.그의 풍선용 리프팅 매체는 그의 구성을 모르는 "에테르"가 될 것이다.[9]

15세기 후반에 레오나르도 다빈치는 날갯짓하는 오르니토프터와 회전하는 헬리콥터를 포함한 최초의 비행기에 대한 디자인을 가진 새에 대한 연구를 계속하였다.그의 디자인은 합리적이었지만, 특별히 좋은 과학에 바탕을 둔 것은 아니었다.[10]4인용 나사형 헬리콥터 등 그의 설계도 상당수가 심각한 결함을 갖고 있다.그는 적어도 "물체는 공기만큼 공기저항을 제공한다."[11] (뉴턴은 1687년까지 제3의 운동 법칙을 발표하지 않을 것이다)는 것을 이해했다.그의 분석은 지속적인 비행을 위해서는 인력만으로는 충분하지 않다는 것을 깨닫게 했고, 그의 후기 설계에는 스프링과 같은 기계적 동력원이 포함되어 있었다.다빈치의 작품은 그가 죽은 후 분실되었고 조지 케이리의 작품에 추월될 때까지 다시 나타나지 않았다.

풍선비행

주요 기사:벌룬의 역사
프란체스코 라나 데 테르지의 플라잉 보트 컨셉트 c.1670

공기보다 가벼운 비행의 현대시대는 17세기 초 갈릴레오의 실험으로 시작되었다. 갈릴레오는 공기에 무게가 있다는 것을 보여주었다.1650년경 시라노 드 베르제라크는 공기에 비해 가벼워야 할 물질(dew)을 이용하여 상승의 원리를 묘사하고, 통제된 양의 물질을 방출함으로써 하강하는 원리를 설명하는 판타지 소설을 썼다.[12]프란체스코 라나 데 테르지는 해수면에서 공기의 압력을 측정했고 1670년에 모든 공기를 퍼낸 중공 금속 구 형태의 최초의 과학적으로 신뢰할 수 있는 리프팅 매체를 제안했다.이것들은 버려진 공기보다 가벼울 것이고 비행선을 들어올릴 수 있을 것이다.그가 제안한 높이 조절 방법은 높이가 올라가기 위해 배 밖으로 떨어뜨릴 수 있는 밸러스트를 운반하고 높이를 낮추기 위해 리프팅 용기를 환기시킴으로써 오늘날에도 여전히 사용되고 있다.[13]실제로 de Terzi의 구들은 기압에 의해 붕괴되었을 것이고, 추가 개발은 더 실용적인 리프팅 가스를 기다려야 했다.

몽골피어 형제 비행, 1784년

18세기 중반부터 프랑스의 몽골피어 형제는 풍선으로 실험을 시작했다.그들의 풍선은 종이로 만들어졌고, 증기를 리프팅 가스로 사용한 초기 실험은 종이가 응축되면서 종이에 미치는 영향으로 수명이 짧았다.연기를 일종의 증기로 착각하여, 그들은 열기구를 "전기 연기"라고 부르는 뜨거운 매캐한 공기로 채우기 시작했고, 직장에서의 원리를 완전히 이해하지 못했음에도 불구하고, 몇몇 성공적인 발사를 했고, 1783년에 프랑스 아카데미에 데스 사이언스에 시연을 하기 위해 초대되었다.

한편, 수소의 발견으로 1780년 조셉 블랙은 가스 타이트한 풍선 물질을 기다렸음에도 불구하고 리프팅 가스로의 사용을 제안하게 되었다.몽골피어 브라더스의 초청을 듣고 프랑스 아카데미 회원 자크 샤를르가 수소 풍선 비슷한 시범을 보였다.샤를르와 두 명의 장인 로버트 형제는 그 봉투에 넣을 고무줄로 된 가스를 꽉 조이는 물질을 개발했다.수소 가스는 충전 과정 중 화학 반응에 의해 생성될 예정이었다.

몽골피어 디자인은 몇 가지 단점을 가지고 있었는데, 건조한 날씨와 불에서 나오는 불꽃이 종이 풍선에 불을 붙이는 경향은 물론이다.유인 디자인은 첫 번째 무인 디자인의 매달린 바구니보다는 풍선 밑부분 주변에 갤러리가 둘러져 있어 종이를 화재에 더 가깝게 만들었다.무료 비행에서, 드 로지에와 달란데스는 이 화재를 발생시키기 위해 양동이의 물과 스폰지를 가져갔다.반면에 찰스의 유인 디자인은 본질적으로 현대적이었다.[14]이러한 위업의 결과로 열기구는 몽골피에르형, 수소 기구는 샤를리에르형으로 알려지게 되었다.

찰스와 로베르트 형제의 다음 풍선인 라 캐롤라인은 장 침례트 메우시니에의 긴 비행선 기구에 대한 제안을 따르는 샤를리에르였으며, 두 번째 내부 발톱에 가스가 들어 있는 바깥쪽 봉투를 가지고 있다는 점이 눈에 띄었다.1784년 9월 19일 파리와 버버리 사이의 100km가 넘는 첫 비행을 완료했는데, 사람이 끄는 추진 장치가 무용지물임이 증명되었음에도 불구하고 말이다.

다음 해 지구력과 제어력을 모두 제공하기 위한 시도로, 드 로지에르는 뜨거운 공기와 수소 가스 주머니를 모두 갖춘 풍선을 개발했는데, 이 디자인은 곧 그의 이름을 따서 로제르라고 명명되었다.수소 구간은 일정한 양력을 위해 사용하고 고온 공기 구간을 가열하여 냉각시켜 수직으로 항해하는 것이 원칙이었는데, 어느 고도에서 불어오든 가장 유리한 바람을 잡을 수 있도록 했다.풍선 봉투는 금빛 비터의 가죽으로 만들어졌다.첫 번째 비행은 재앙으로 끝났고 그 이후 접근법은 거의 사용되지 않았다.[15]

케일리와 현대 항공학의 기초

조지 케일리 경(1773–1857)은 현대 항공학의 창시자로 널리 인정받고 있다.그는 1846년에[16] "항공기의 아버지"로 처음 불렸고 헨슨은 그를 "항공 항법의 아버지"라고 불렀다.[3]그는 처음으로 비행의 기본 원칙과 힘을 포함한 그의 작품을 출판한 최초의 진정한 과학 항공 조사관이었다.[17]

1809년 그는 "항공 항법" (1809–1810)이라는 제목의 획기적인 3부 논문 발간을 시작했다.[18]그는 그 문제에 대한 첫 번째 과학적인 성명서를 썼다. "모든 문제는 공기의 저항에 힘을 가함으로써 주어진 무게를 지탱하는 표면을 만들기 위해 이러한 한계 안에 갇혀 있다.그는 항공기에 영향을 미치는 네 가지 벡터 힘, 즉 추력, 인양, 드래그 및 중량, 그리고 자신의 설계에서 뛰어난 안정성과 제어력을 식별했다.

그는 고정익 항공기의 현대적인 전통적인 형태를 개발했다. 고정익 항공기는 수평면과 수직면을 모두 갖춘 안정화된 꼬리를 가지고 있고, 무인기와 유인기를 모두 날았다.

그는 비행의 공기역학을 조사하기 위해 빙빙 도는 팔 시험 장치를 사용했으며, 그것을 이용하여 그가 첫 글라이더에 사용했던 평평한 날개에 걸쳐 구부러지거나 캠베어링된 에어로포유의 장점을 발견하기 위해 사용했다고 소개했다.그는 또한 이음, 대각선 가새 및 드래그 감소의 중요성을 파악하고 설명했으며, 오리토퍼와 낙하산의 이해와 설계에 기여했다.[3]

또 다른 중요한 발명품은 그가 항공기 언더캐리지를 위한 가볍고 튼튼한 바퀴를 만들기 위해 고안한 장력을 가미한 바퀴였다.

19세기

19세기 동안 케일리의 사상은 정제, 증명, 확장되어 오토 릴리엔탈의 작품으로 절정에 이르렀다.

릴리엔탈은 "날아다니는 사람"으로 알려지게 된 독일의 기술자 겸 사업가였다.[19]그는 글라이더로 잘 문서화되고 반복되며 성공적인 비행을 한 최초의 사람이어서 '공기보다 무거운' 생각을 현실로 만들었다.[20]신문과 잡지는 릴리엔탈 글라이딩 사진을 게재했는데, 이는 비행기의 실용화 가능성에 대한 대중과 과학적인 여론에 좋은 영향을 끼쳤다.

그의 작품은 그가 현대 날개 개념을 발전시키는 계기가 되었다.[21][22]1891년 그의 비행 시도는 인간 비행의[23] 시초로 여겨지고 있으며, '릴리엔탈 노멀세겔라파라트'는 시리즈 생산 최초의 항공기로 여겨져 마스치넨파브릭 오토 릴리엔탈이 세계 최초의 항공기 제작사가 되었다.[24]

오토 릴리엔탈은 종종 "비행의 아버지"[25][26][27] 또는 "비행의 아버지"로 언급된다.[28]

다른 중요한 조사관들에는 호라시오 필립스가 포함되어 있었다.

나뭇가지

유로파이터 태풍.
안토노프 An-225 Mriya, 지금까지 건조된 항공기 중 최대 규모.

항공학은 항공, 항공 과학, 항공 공학을 구성하는 세 개의 주요 분기로 나눌 수 있다.

항공

주요 기사:항공

항공은 항공학의 기술 또는 실천이다.역사적으로 항공은 비행보다 무거운 비행만을 의미했지만, 요즘에는 풍선과 비행선을 타고 비행하는 것을 포함한다.

항공 공학

주요 기사:항공우주공학

항공공학은 항공기의 설계와 구성을 다루는데, 여기에는 항공기의 동력 공급 방법, 항공기의 사용 방법 및 안전 운항을 위한 제어 방법이 포함된다.[29]

항공 공학의 주요 부분은 공기를 통과하는 과학인 공기역학이다.

우주 비행의 활동이 증가함에 따라, 오늘날 항공학과 우주 공학은 종종 항공우주 공학으로 결합된다.

공기역학

주요 기사:공기역학

공기역학 과학은 공기의 움직임과 그것이 움직이는 물체와 상호작용하는 방법(예: 항공기)을 다룬다.

공기역학 연구는 크게 세 가지 영역으로 나뉜다.

압축 불가능한 흐름은 공기가 단순히 물체를 피하기 위해 움직이는 경우, 일반적으로 음속 이하의 아음속(Mach 1)에서 발생한다.

압축 가능한 흐름은 일반적으로 마하 1 이상의 속도에서 공기가 압축되는 지점에서 충격파가 나타나는 경우에 발생한다.

트랜소닉 흐름은 마하 1 주변의 중간 속도 범위에서 발생하며, 물체 위의 기류는 한 지점에서 국소적으로 아음속이고 다른 지점에서는 국소적으로 초음속일 수 있다.

로켓리

참고 항목:로켓
아폴로 15호 사탄 V 로켓 발사:T – 30초 ~ T + 40초

로켓 또는 로켓 차량은 로켓 엔진으로부터 추력을 얻는 미사일, 우주선, 항공기 또는 다른 차량이다.모든 로켓에서 배기가스는 사용 전 로켓 내부에 운반되는 추진체로 전적으로 형성된다.[30]로켓 엔진은 행동과 반응에 의해 작동한다.로켓 엔진은 단순히 배기가스를 극도로 빠르게 뒤로 던짐으로써 로켓을 앞으로 밀어낸다.

군사용과 오락용 로켓은 적어도 13세기 중국으로 거슬러 올라간다.[31]로켓 연구가 달에 발을 내딛는 것을 포함한 우주 시대의 가능 기술이었던 20세기에 이르러서야 의미 있는 과학적, 행성간 그리고 산업적 용도는 일어나지 않았다.

로켓은 불꽃놀이, 무기 제조, 방출 좌석, 인공위성의 발사 차량, 인간 우주 비행과 다른 행성의 탐사에 사용된다.저속 사용에는 비교적 비효율적이지만, 매우 가볍고 강력하며, 대형 가속을 발생시킬 수 있으며, 합리적인 효율로 초고속을 달성할 수 있다.

화학 로켓은 가장 흔한 종류의 로켓이며, 그들은 일반적으로 로켓 추진체의 연소에 의해 배기가스를 만들어 낸다.화학 로켓은 대량의 에너지를 쉽게 방출되는 형태로 저장하며, 매우 위험할 수 있다.그러나 세심한 설계, 시험, 시공 및 사용은 위험을 최소화한다.

참고 항목

참조

인용구

  1. ^ A Learned and Professional Society 2014-02-09 Wayback Machine(2014년 3월 8일 회수)
  2. ^ a b Aeronautics. Vol. 1. Grolier. 1986. p. 226.
  3. ^ a b c 1974년.
  4. ^ Lévi-Provençal, E. (1986). "ʿAbbās b. Firnās". In Bearman, P.; Bianquis, Th.; Bosworth, C.E.; van Donzel, E.; Heinrichs, W.P. (eds.). Encyclopaedia of Islam. Vol. I (2nd ed.). Brill publishers. p. 11.
  5. ^ 발명의 시작 방법:John H. Lienhard에 의한 새로운 기계들의 출현에 대한 옛 목소리의 메아리
  6. ^ John H. Lienhard (2004). "'Abbas Ibn Firnas". The Engines of Our Ingenuity. Episode 1910. NPR. KUHF-FM Houston. Transcript.
  7. ^ 린 타운젠드 화이트 주니어 (1961년 봄)"Eilmer of Malmesbury, 11세기 비행사: 기술 혁신의 사례 연구, 그것의 맥락과 전통" 기술 및 문화 2(2), 페이지 97-111 [100f]
  8. ^ Pelham, D.; 펭귄 연의 책, 펭귄 (1976년)
  9. ^ 1974년 10-11페이지.
  10. ^ Wragg 1974년 페이지 11.
  11. ^ 페어리 & 케이리 1965 페이지 163.
  12. ^ 1973년 6월호
  13. ^ 1973년 7월.
  14. ^ 1973년, 페이지 97–100.
  15. ^ 1973년 페이지 105.
  16. ^ 페어리 & 케이리 1965.
  17. ^ "Sir George Carley". Flyingmachines.org. Archived from the original on 2009-02-11. Retrieved 2009-07-26. Sir George Cayley is one of the most important people in the history of aeronautics. Many consider him the first true scientific aerial investigator and the first person to understand the underlying principles and forces of flight.
  18. ^ 케일리, 조지"항공 항법" 파트 1 2013-05-11, 웨이백 머신에 보관, 파트 2 2013-05-11, 웨이백 머신에 보관, 파트 3 2013-05-11, 웨이백 머신 니콜슨의 자연철학 저널에 보관, 1809–1810. (NASA를 통해)Wayback Machine에 보관된 2016-03-03 원시 텍스트.검색됨: 2010년 5월 30일.
  19. ^ "Killed In Trying To Fly", New York Herald, August 12, 1896, retrieved 11 June 2019
  20. ^ DLR baut das erste Serien-Flugzeug der Welt nach 2017.회수: 2017년 3월 3일.
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  23. ^ "Otto-Lilienthal-Museum Anklam".
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  29. ^ 항공공학은 글래스고 대학교 웨이백머신에 2012-07-27을 보관했다.
  30. ^ Sutton, George (2001). "1". Rocket Propulsion Elements (7th ed.). Chichester: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-32642-7.
  31. ^ MSFC History Office. "Rockets in Ancient Times (100 B.C. to 17th Century)". A Timeline of Rocket History. NASA. Archived from the original on 2009-07-09. Retrieved 2009-06-28.

원천

  • Ege, L. (1973). Balloons and airships. Blandford.
  • Fairlie, Gerard; Cayley, Elizabeth (1965). The life of a genius. Hodder and Stoughton.
  • Wragg, D.W. (1974). Flight before flying. Osprey. ISBN 978-0850451658.

외부 링크

위키미디어 공용 항공 관련 매체

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