관모퉁이(역학)

Coffin corner (aerodynamics)
관모퉁이를 나타낸 록히드 U-2의 고도/속도 영역 봉투 그래프

관모서리(공기역학적 천장[1] 또는 Q 코너라고도 함)는 빠르지만 아음속 고정익 항공기실속 속도가 주어진 총 중량G-하중으로 임계 마하 수치에 근접하는 비행 지역이다. 이 비행 지역에서는 비행기를 안정적으로 비행하는 것이 매우 어렵다. 실속 속도는 수평 비행을 유지하는 데 필요한 최소 속도이기 때문에, 속도가 줄어들면 비행기가 정지하고 고도가 떨어질 것이다. 임계 마하 수는 유량 분리 및 충격파로 인해 공기가 리프트를 잃지 않고 날개 위를 이동할 수 있는 최대 속도이기 때문에 속도가 증가하면 비행기가 리프트를 잃거나 심하게 코 아래로 투구하거나 고도를 잃게 된다.

"코너"는 정지 속도와 임계 마하 수가 서로 몇노트 이내인 비행 봉투 차트의 상단에 있는 삼각형 모양을 말한다. "커핀"은 이런 종류의 노점에서 죽을 수도 있는 것을 가리킨다. 이들이 만나는 속도는 항공기의 천장이다. 이것은 높이-속도 다이어그램에서 볼 수 있는 자동 회전 봉투 바깥에서 헬리콥터에 사용되는 것과 같은 용어와 구별된다.

공기역학적 기반

고정익 항공기가 정속 비행을 할 때, 주 날개 위의 리프트수평 안정장치의 힘(아래로 내려갈 경우 부정적인 의미)이 항공기의 무게와 같고 추진력항력과 같다는 것이 정역학의 고려에 의해 입증된다. 대부분의 상황에서 이 평형은 공기 순환 범위에서 발생할 수 있다. 최소 그러한 속도는 정지 속도, 즉 V이다SO. 고정익 항공기가 정박하는 비행 속도는 항공기의 무게에 따라 다르지만 고도에 따라 크게 달라지지는 않는다. 스톨 속도에 가까운 속도에서 항공기의 날개는 높은 공격 각도에 있다.

높은 고도에서, 공기 밀도는 해수면보다 낮다. 공기 밀도가 점진적으로 감소하기 때문에, 항공기의 고도가 증가함에 따라 실제 비행 속도는 표시된 비행 속도보다 점진적으로 더 크다. 예를 들어, 항공기가 정지하는 명시적 비행속도는 일정하다고 간주할 수 있지만, 실제 비행속도는 고도에 따라 증가한다.

공기는 일정한 속도, 즉 "소리의 속도"로 소리를 전도한다. 이것은 공기가 차가워질수록 느려진다. 대기의 온도는 일반적으로 고도에 따라 감소하기 때문에(대류포장까지), 음속도 고도에 따라 감소한다. (고도의 함수로 온도에 대한 자세한 내용은 국제 표준 대기를 참조하십시오.)

주어진 비행속도를 그 공기의 소리속도로 나눈다면 마하수라고 알려진 비율을 준다. 마하 수치가 1.0이면 그 공기의 음속과 동일한 비행 속도를 나타낸다. 소리의 속도는 공기 온도에 따라 증가하고, 공기 온도는 일반적으로 고도에 따라 감소하기 때문에, 주어진 마하 수에 대한 실제 비행 속도는 일반적으로 고도에 따라 감소한다.[2]

비행기가 공기를 통해 더 빠르게 움직이면 날개 부분 위의 기류가 마하 1.0에 근접하는 속도에 도달할 것이다. 그런 속도에서는 날개 위를 지나가는 공기 속에서 충격파가 형성되어 드래그 분리에 따른 드래그를 급격히 증가시켜 마하 뷔페를 일으키거나 압력 중심을 급격히 변화시켜 '마하 턱'이라고 하는 코다운 모멘트가 생긴다. 이러한 영향이 나타나는 항공기 마하 번호는 임계 마하 수, 즉CRIT M으로 알려져 있다. 임계 마하 수에 해당하는 실제 비행 속도는 일반적으로 고도에 따라 감소한다.

비행 봉투는 항공기의 실제 비행 속도와 고도의 한계를 나타내는 다양한 곡선의 그림이다. 일반적으로 봉투의 왼쪽 상단 경계는 실속 속도를 나타내는 곡선으로, 고도가 높아질수록 증가한다. 봉투의 오른쪽 상단 경계는 실제 비행 속도 측면에서 임계 마하 숫자를 나타내는 곡선으로, 고도가 증가함에 따라 감소한다. 이 곡선은 일반적으로 어느 고도에서 교차한다. 이 교차로는 관모퉁이, 아니 더 공식적으로 Q모퉁이다.[3]

위의 설명은 주어진 총 중량 하중 비율 1.0 G의 수평, 일정한 속도, 비행에 기초한다. 관모퉁이의 구체적인 고도와 속도는 무게에 따라 달라지며, 뱅킹과 피칭 조작으로 인한 부하율이 높아진다. 마찬가지로, 실속 속도가 임계 마하 수치를 충족하는 특정 고도는 실제 대기 온도에 따라 달라질 것이다.

결과들

항공기가 실속 속도 이하로 속도를 늦출 때, 항공기에 작용하는 힘(중량 및 구심력 등)을 취소하기 위해 충분한 양력을 발생시킬 수 없다. 이것은 항공기의 고도를 떨어뜨릴 것이다. 일반적으로 공격 각도를 높이면 항공기가 상승하기 때문에 고도가 떨어지면 조종사가 스틱을 뒤로 당겨 공격 각도를 높일 수 있다. 그러나 날개가 공격의 임계 각도를 초과할 경우 공격 각도가 증가하면 리프트가 상실되고 날개 노점인 비행속도가 추가로 상실된다. 비판적인 공격 각도를 초과했을 때 날개가 스톨되는 이유는 날개 윗부분의 기류가 분리되기 때문이다.

비행기가 정지 예방 또는 회복 중과 같이 중요한 마하 수를 초과하면 드래그 증가 또는 마하 턱이 발생하여 항공기가 뒤집히고 제어력을 상실하며 고도를 잃을 수 있다. 어느 경우든, 비행기가 추락할 때 속도가 빨라질 수 있고, 그 다음 구조적인 고장이 발생할 수 있는데, 일반적으로 회수 단계에서 과도한 g의 힘에 기인한다.

비행기가 관모퉁이에 가까워질수록, 실속 속도와 임계 마하 수 사이의 여백은 점점 작아진다. 작은 변화로 인해 한쪽 날개 또는 다른 날개 또는 다른 날개가 한계보다 위 또는 아래로 떨어질 수 있다. 예를 들어, 회전은 내부 날개의 비행 속도를 낮추고, 외부 날개는 더 높은 비행 속도를 갖게 한다. 그 항공기는 한 번에 두 한계치를 모두 초과할 수 있다. 또는 난기류는 비행속도를 한도를 넘어 갑자기 변화시킬 수 있다. 록히드 U-2와 같은 일부 항공기는 "커핀 코너"에서 일상적으로 운항한다. U-2의 경우 신뢰할 수 없지만 자동 조종 장치가 장착돼 있었다.[4] U-2의 1G 스톨 경고 뷔페와 마하 뷔페 사이의 높은 고도에서 속도 마진은 5노트까지 작을 수 있다.[5]

임계 마하 수치에 근접하여 비행할 수 있는 항공기는 보통 마하 수치로 속도를 나타내는 계기인 마하 계량기를 탑재한다. 미국 연방 항공국(FAA)은 미국 내 항공기 인증의 일환으로 마하 수, 즉 M 단위로MO 최대 운항 속도를 인증한다.

FAA는 관련 항공기가 전멸에 가까운 피해를 입었기 때문에 명확한 원인이 밝혀지지 않은 고도에서 운항하는 고성능 항공기의 추락 사고가 잇따르자, 자문 회람을 발간하여 고성능 항공기의 고고도 비행 스크루 훈련 개선 지침을 마련하였다. 원형에는 의 공기역학적 효과와 관모퉁이에서의 작동에 대한 포괄적인 설명이 포함되어 있다.[3]

고고도 비행에서 마하 숫자가 더 큰 효과로 인해 주어진 구성의 예상 비행 특성이 크게 변할 수 있다. 이것은 높은 고도에서 얼음 결정체가 피토 튜브 비행 속도 표시에 미치는 영향을 설명하는 보고서에 의해 지적되었다.

" . . 뷔페 개시를 위한 [공격의 각도] AOA는 낮은 고도에서 스톨 AOA보다 상당히 적다. 예를 들어 캐나다 국립연구협의회가 '고속 비즈니스 제트기의 저속 뷔페 경계특성'이라는 제목으로 실시한 비행시험 프로젝트에는 도관에 날개를 크게 쓸고 있는 중간 용량의 고속 비즈니스 제트기가 참여했다.ct 저속 뷔페 테스트. 약 13,000피트의 고도에서, 뷔페의 시작 AOA는 16.84도에서 일어났다. 이와는 대조적으로, FL 450에서 직선 비행과 수평 비행에서, 뷔페의 시작 AOA는 6.95도였다. 즉, 마하 효과로 인해 AOA의 범위가 한정되어 있기 때문에 높은 고도에서 투구태세를 경계하라."[6]

참고 항목

참조

  1. ^ Swatton, Peter J. (2011), "14.11", Principles of Flight for Pilots, Chichester, UK: Wiley & Sons Ltd, ISBN 978-0-470-71073-9
  2. ^ Clancy, L.J. (1975) Aerodynamics, 섹션 1.2, Pitman Publishing Limited, 런던 ISBN 0-273-01120-0
  3. ^ Jump up to: a b Federal Aviation Administration (2003-01-02), AC 61-107B – Aircraft Operations at Altitudes Above 25,000 Feet Mean Sea Level or Mach Numbers Greater Than .75, retrieved 2015-10-31
  4. ^ Francis Gary Powers, Curt Gentry, Overflight 작전: U-2 사건 회고록 런던: 호더 & 스토우튼, 1971 (하드커버) ISBN 978-0-340-14823-5. 포토맥 북, 2004 (페이퍼백) ISBN 978-1-57488-422-7, 페이지 18,60
  5. ^ 비행 매뉴얼, U-2C 및 U-2F 항공기, AF(C)-1-1, 1967년 5월 10일, 1968년 10월 15일, 6-10페이지 개정.
  6. ^ 베일렛, 패트릭, 박사님 2019년 4월 22일 고고도 얼음 결정으로 인해 나빠진 비즈니스 & 상업 항공의 신뢰할 수 없는 비행 속도 판독(2019년 4월 22일

외부 링크