타원 날개

Elliptical wing
Supermarine Spitfire는 변형된 타원형 날개를 사용한다.

타원날개는 선행 및 후행 가장자리가 각각 타원의 두 세그먼트에 가까운 날개 평면 형태입니다.타원형일 수 있는 고리형 날개와 혼동해서는 안 된다.

비교적 적은 수의 항공기가 타원 날개를 채택했으며, 그 중 훨씬 적은 수는 대량생산을 달성하였다. 이 기능을 사용한 항공기의 대부분은 1930년대와 1940년대에 도입되었다.아마도 타원형 날개를 특징으로 하는 가장 유명한 항공기는 2차 세계대전 시대의 영국 전투기인 슈퍼마린 스피트파이어일 것이다.또 다른 주요 용도로는 독일의 고속 우편 비행기이자 정찰 폭격기인 하인켈 He 70 "블리츠"가 있다. He 111 폭격기의 초기 버전은 경제적인 이유로 더 단순한 설계가 채택되기 전에 그러한 날개 구성을 사용했다.

특성.

이론적으로, 양력을 생성하는 가장 효율적인 방법은 [1]날개를 가로지르는 타원형 스팬스페이스 분포로 양력을 생성하는 것이다.순수한 타원 형상에 내재적인 우수성은 없으며, 다른 평면 형태가 있는 날개를 최적화하여 타원형 스팬스페이스 리프트 분포를 제공할 수 있습니다.

기본 타원 날개 모양에도 다음과 같은 단점이 있습니다.

  • 일정한 에어로 오일 섹션 타원형 날개의 리프트 분포가 거의 균일하면 날개의 전체 스팬이 동시에 정지하여 경고 없이 제어력 상실을 일으킬 수 있다.정지 특성을 개선하고 조종사에게 경고를 주기 위해 설계자는 균일하지 않은 에어로포일을 사용합니다.예를 들어, Supermarine Spitfire의 날개는 끝을 향해 얇아졌고 씻겨나가기 위해 꼬여 있어서, 안쪽 날개가 [2][3]먼저 멈추도록 끝부분의 하중을 줄였다.이러한 타협은 이론적인 타원형 리프트 분포에서 벗어나 유도 항력을 증가시킨다.타원형 스팬스페이스 리프트 분포는 날개 끝 근처에서 중요해지는 리프트 분포에 로그 항이 있기 때문에 타원 평면 형태를 가진 비틀림 없는 날개에 의해 달성될 수 없다.[4]
  • 타원 날개 평면형은 [5]제작하기가 더 어렵습니다.그 중 전연 또는 후연 또는 양쪽이 곡면되어 리브가 날개폭에 따라 불균일하게 변화한다.실제로 대부분의 타원형 날개는 근사치입니다. 예를 들어 Spitfire의 선행 및 후행 가장자리의 일부 섹션은 원의 호입니다.

반엘리프틱 윙

날개가 타원면적 분포를 가지기 위해서는 선행연과 후행연 모두 곡선일 필요는 없다.이들 중 하나가 반 타원 평면 형태에서와 같이 직선인 경우, 날개는 여전히 타원 면적 분포를 가질 수 있다.이러한 종류의 항공기가 여러 대 생산되었으며, 가장 성공적인 항공기 중 하나는 미국의 세버스키 P-35이다.

전후 기간 동안 반지상 날개 프로파일은 지면 효과 특성을 위해 광범위하게 연구되었다. 지반 효과 차량에 적합할 것으로 가정되었다(지반 효과로 인해 발생하는 높은 유도 항력을 피하기 위해 물 가까이에서 작동하는 지면 효과).반엘렉틱 날개에 의해 발생하는 낮은 수준의 유도 항력은 이러한 [6]차량에 유익할 것이다.

역사

영국의 이론 공기역학자인 프레드릭 랜체스터는 [7]아마도 1907년에 타원 날개에 대해 상세히 쓴 최초의 사람일 것이다.루드비히 프란틀은 1917-1918년에 독립적으로 이것을 재발견했다.이러한 초기 출발에도 불구하고, 타원형 날개는 부분적으로 항공기 공기역학적 특성과 다른 설계 측면 사이의 타협이 우선되어야 하는 필요성 때문에 처음에는 실용적 적용보다는 이론적인 개념으로 간주되었다.계획서의 실용화가 [7]이루어지기까지는 상당한 시간이 걸릴 것이다.

하인켈 He 70 3뷰 도면

타원형 날개를 사용한 최초의 항공기는 1925년 5월 26일 첫 비행을 수행한 독일의 경스포츠 항공기인 Baumer Sausewind였다.설계자인 귄터 형제는 이후 독일 항공기 제조업체인 하인켈에 합류하여 타원형 날개를 포함한 그들의 디자인을 [8]회사가 수행하는 여러 다른 프로젝트에 적용하게 된다.1930년대 초에 하인켈은 빠른 우편 비행기와 정찰 폭격기인 하인켈 He 70 "블리츠"를 개발했는데, 이 폭격기는 타원형 날개가 특징이었다.그것은 최고 속도 377km/h(222mph)[9]에 도달한 것으로 알려지며, 거리별 속도에 관한 8개의 세계 기록을 세우며 그 시대에 훌륭한 성능을 입증했다.

그 직후 하인켈은 He 111 폭격기를 개발하여 1935년 2월 24일 첫 비행을 하였다.이전의 He 70과 비교하여, 그것은 초기 Luftwaffe에 빠른 중형폭격기를 제공하기 위한 구상으로부터 개발되었음에도 불구하고 민간 항공기로 가장한 큰 항공기였다; 이러한 기만행위는 b의 개발이나 배치를 금지한 1차 세계대전 이후 독일에 가해진 제한 때문이었다.옴버 [8]항공기제2차 세계대전 전후로 대량 생산되었지만 He 111의 초기 생산 모델에만 타원형 [10]날개가 장착되었다.He 111의 타원형 날개를 직선의 선행 및 후행 가장자리를 가진 것을 선호하기 위해 떨어뜨린 주된 이유는 경제적이었으며, 후자의 디자인은 [11]더 효율적으로 제조될 수 있었다.

아마도 타원형 날개와 가장 일반적으로 관련된 항공기 회사는 영국의 제조사인 슈퍼마린일 것이다.1920년대 초, 이 회사의 수석 디자이너인 Reginald Mitchell은 영국의 타원형 날개 경주용 수상 비행기인 S.4를 개발했다. 그것은 1924년에 첫 비행을 했다.S.4의 직계 승계기는 다른 디자이너가 디자인한 날개가 특징인 반면, 미첼은 계획 양식의 [12]지지자로 남아 있었다.1934년까지, 미첼과 그의 디자인 직원들은 영국 공군을 위한 새로운 전투기를 설계하는 일에 종사했다.그들은 충돌하는 두 가지 요구 사항을 해결하기 위해 반 타원형 날개 형태를 사용하기로 결정했다; 높은 임계 마하 수치를 허용하기 위해 날개는 얇아야 했지만, 접을 수 있는 짐칸, 무장 및 탄약을 수용할 수 있을 만큼 충분히 두꺼워야 했다.타원형 평면형은 비틀리지 않은 날개에 가장 효율적인 공기역학적 형태이며, 유도 항력량이 가장 낮습니다.반 타원형 평면 형태는 최고 속도를 제외한 모든 속도에서 1/4 좌표 위치 근처에서 발생하는 압력 중심이 메인 스파에 가까워져 날개가 비틀리는 것을 방지하도록 비스듬히 배치되었다.Spitfire는 1936년 [12]3월 5일 첫 비행을 했다.

타원형 날개는 꽤 일찍 결정되었다.공기역학적으로 그것은 우리의 목적에 가장 적합했다. 왜냐하면 양력을 발생시킬 때 유발된 항력은 이 형태를 사용했을 때 가장 낮았기 때문이다: 타원은...이론적으로 완벽함...항력을 줄이기 위해 필요한 강도와 일관되게 가능한 한 가장 낮은 두께를 조정하고자 했습니다.하지만 뿌리 근처에는 움푹 패인 짐칸과 총을 넣을 수 있을 만큼 날개가 두꺼워야 했다.미첼은 매우 실용적인 사람이었어요타원은 단순히 가장 얇은 날개와 필요한 구조와 우리가 쑤셔넣고 싶은 것들을 운반할 수 있는 공간이 있는 형태였다.그리고 그것은 좋아 보였다.

Beverly Shenstone[13]

미첼은 때때로 하인켈의 He 70의 날개 모양을 베꼈다는 비난을 받아왔다. 1930년대 어니스트 하인켈과 미첼 사이의 커뮤니케이션은 He 70과 [7]그 성능에 대한 미첼의 인식을 확고히 했다.그러나 미첼 팀의 공기역학자인 베벌리 셴스톤은 다음과 같이 말했다. "우리의 날개는 훨씬 얇았고 하인켈과 상당히 다른 단면을 가지고 있었다.어쨌든,[14] 전혀 다른 목적을 위해 설계된 항공기의 날개 모양을 모방하는 것은 단순히 문제를 야기하는 것이었을 것입니다.

미국 전투기인 거의 모든 리퍼블릭 P-47 썬더볼트는 타원형 날개를 장착했다; 마지막 생산 모델만 달랐고, 대신 저고도 Spitfire [7]변형과 유사한 네모난 날개끝을 특징으로 했다.일본 제국 해군이 운용하는 급강하 폭격기 아이치 D3A도 He [15]70과 상당히 유사한 타원형 날개를 사용했다.미쓰비시 A5M 전투기도 타원 날개 디자인을 [16]사용했다.다른 몇 가지 유형은 타원형과 상대적으로 거의 차이가 없는 평면 형태를 가지고 있었다.후에 호커 퓨리와 호커 씨 퓨리로 발전한 호커 템페스트 II 전투기도 [17][18]끝부분이 사각형으로 되어있지만, 거의 양면적인 날개 형태를 사용했다.

보도에 따르면 2009년부터 영국의 항공기 회사인 스위프트 에어크래프트는 2인승 초경량 항공기, 경스포츠 항공기, 그리고 [19]타원형 날개를 특징으로 하는 CS-23 카테고리 항공기인 스위프트 에어크래프트 스위프트를 개발하고 있다.

레퍼런스

인용문

  1. ^ Clancy 1975, 섹션 5.17, 5.25 및 8.14.
  2. ^ "스피트파이어", 항공기 아이콘 번호 14, 켈시, 2013, 페이지 33.
  3. ^ Smith, J. "Spitfire and Seafire." 영국항공학회지, 1947, 페이지 343.
  4. ^ 조던, P.F. "포물선 팁으로 날개 들어올리기" ZAMM, 54, 1974. 페이지 463-477.
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  7. ^ a b c d Garrison, Peter (February 2019). "The Perfect Airplane Wing". Air & Space Magazine.
  8. ^ a b 맥케이 2003, 7페이지
  9. ^ 도널드 1999, 페이지 494
  10. ^ 맥케이 2003, 9페이지
  11. ^ Regnat 2004 페이지 31
  12. ^ a b 1997년 에델, 12페이지
  13. ^ 가격 2002, 페이지 17-18.
  14. ^ 가격 1977, 페이지 33-34.
  15. ^ 프랜시용 1979, 페이지 272~273.
  16. ^ 그린과 스완버러 1982 페이지 28
  17. ^ 토마스와 쇼어즈 1988, 105페이지
  18. ^ 메이슨 1967, 3페이지
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참고 문헌

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외부 링크