플랩(에어로넛)

Flap (aeronautics)
일반 여객기(Airbus A300)의 오른쪽에서 연장된 후행 가장자리 플랩.왼쪽에는 선행 에지 슬랫도 연장됩니다.

플랩은 주어진 무게에서 항공기 날개의 정지 속도를 줄이기 위해 사용되는 고부양 장치이다.플랩은 일반적으로 고정익 항공기의 날개 후행 가장자리에 장착됩니다.플랩은 이륙 거리와 착륙 거리를 줄이는 데 사용된다.또한 플랩은 항력을 증가시키므로 필요하지 않을 때 접힙니다.

대부분의 항공기에 설치된 플랩은 부분 스팬 플랩이며, 날개 뿌리 부근에서 보조 날개 안쪽 끝까지의 스팬 플랩이다.부분 스팬 플랩이 연장되면 날개 안쪽 절반은 리프트의 증가된 비율을 공급하고 바깥쪽 절반은 리프트의 감소된 비율을 공급하여 날개 위의 스팬스페이스 리프트 분포를 변경한다.선외기의 절반이 공급하는 리프트의 비율을 낮추면 선외기의 절반에 대한 공격 각도의 감소가 수반됩니다.이는 선외기 절반의 스톨보다 마진을 증가시켜 에어릴론 효과를 유지하고 비대칭 스톨 및 회전 가능성을 감소시키기 때문에 유용합니다.

날개 플랩을 연장하면 날개의 캠버 또는 곡률이 증가하여 날개가 생성할 수 있는 최대 리프트 계수 또는 상한선이 높아집니다.이는 항공기가 더 낮은 속도로 필요한 양력을 발생시켜 항공기가 안전하게 비행을 유지할 수 있는 최소 속도(스톨 속도)를 감소시킨다.캠버의 증가는 또한 항공기가 더 가파른 각도로 하강할 수 있기 때문에 접근 및 착륙 시 유리할 수 있는 날개 항력을 증가시킨다.대부분의 항공기 구성의 경우 플랩 전개 시 유용한 부작용은 항공기 피치 각도의 감소로 인해 착륙 중 항공기 노즈 위의 활주로에 대한 조종사의 시야가 개선된다.그러나 플랩의 종류, 날개 위의 위치 및 확장 중 전개 속도에 따라 다른 부작용은 플랩이 모든 후미 플랩에 특징인 노즈다운 피칭 모멘트의 증가로 인해 짧은 시간 내에 지시된(또는 변경되지 않은 에어포일에 대한) 공격 각도를 낮춘다는 것입니다.ps 및 선행 에지 플랩, 그 후 리프트 증가로 인한 기수 상승(상승)이 뒤따르며, 따라서 피치 입력에 대해 아무런 조치가 취해지지 않을 경우 조종사의 활주로 시야가 가려집니다.

플랩에는 다양한 디자인이 있으며, 플랩을 사용할 항공기의 크기, 속도 및 복잡성뿐만 아니라 항공기가 설계된 시대에 따라 구체적인 선택이 달라진다.플레인 플랩, 슬롯 플랩파울러 플랩이 가장 일반적입니다.크루거 플랩은 날개의 가장자리에 위치하며 많은 제트 여객기에 사용됩니다.

Fowler, Fairy-Youngman 및 Gouge 유형의 플랩은 캠버 변경 외에도 날개 면적을 증가시킵니다.더 큰 리프팅 표면은 날개 하중을 줄여 주므로 정지 속도가 더욱 감소합니다.

일부 플랩은 다른 곳에 장착됩니다.리딩 에지 플랩은 윙 리딩 에지를 형성하고 전개 시 아래로 회전하여 윙 캠버를 증가시킵니다.드 하빌랜드 DH.88 코메트 레이서는 동체 밑과 날개 끝의 앞쪽을 달리는 플랩을 가지고 있었다.많은 와코 커스텀 캐빈 시리즈 복엽기에는 상단 날개 밑면의 미드 코드에 플랩이 있습니다.

동작 원리

일반적인 비행기 리프트 방정식은 다음과 같은 [1]관계를 보여줍니다.

여기서:

  • L은 생성된 리프트의 양이다.
  • \rho 공기 밀도입니다.
  • V는 공기에 대한 비행기의 실제 속도 또는 비행기의 속도입니다.
  • S는 날개의 면적이다.
  • L 사용되는 에어포일의 형태와 날개가 공기와 만나는 각도(또는 공격 각도)에 의해 결정되는 계수입니다.

여기서 면적(S)과 리프트 계수(L {를 증가시키면 낮은 공기 속도(V)에서도 같은 양의 리프트가 발생할 수 있음을 알 수 있다.

세 개의 오렌지색 포드는 플랩 트랙 메커니즘을 간소화하는 페어링입니다.플랩(Airbus A319의 각 측면에 2개씩)은 이들 바로 위에 있습니다.

플랩을 연장하면 항공기의 항력 계수도 증가한다.따라서 주어진 무게와 공기 속도에서 플랩은 항력을 증가시킵니다.플랩은 플랩이 연장된 날개에서 왜곡된 스팬스페이스 리프트 분포로 인해 발생하는 높은 유도 항력으로 인해 항공기의 항력 계수를 증가시킨다.일부 플랩은 날개 면적을 증가시키고, 주어진 속도에서 총 [1]항력의 기생 항력 성분을 증가시킵니다.따라서 플랩은 짧은 이착륙(STOL)에 광범위하게 사용된다.

이륙 시 플랩

항공기 유형에 따라 플랩은 [1]이륙을 위해 부분적으로 연장될 수 있다.이륙 중에 사용할 경우 상승률을 위해 활주로 거리를 플랩합니다. 플랩을 사용하면 지상 롤링은 감소하지만 상승률도 감소합니다.이륙 시 사용되는 플랩의 양은 각 항공기 유형에 따라 다르며, 제조사는 한계를 제안할 것이며 예상되는 상승률 감소를 나타낼 수 있다.Cessna 172S 파일럿 운영 핸드북은 일반적으로 이륙 시, 특히 지면이 거칠거나 연약할 때 10°[2]의 플랩을 권장한다.

착륙 중 플랩

착지 후 지상 구르기 도중 공중제비를 날리고 스포일러를 위로 하여 항력을 높입니다.
스플릿 플랩을 보여주는 북미 T-6 트레이너

착륙을 위해 플랩을 완전히 연장하여 항공기에 더 낮은 정지 속도를 제공할 수 있으므로 착륙 접근은 더 느리게 비행할 수 있으며, 이는 항공기가 더 짧은 거리에 착륙할 수도 있다.완전히 확장된 플랩과 관련된 높은 양력과 항력은 착륙 현장에 대한 더 가파르고 느린 접근을 허용하지만 날개 하중이 매우 낮은 항공기(즉, 무게가 적고 날개 면적이 넓음)에서는 취급에 어려움을 초래한다.옆바람으로 알려진 비행 노선을 가로지르는 바람은 항공기의 바람 쪽으로 더 많은 양력과 항력을 발생시켜 항공기가 의도한 비행 경로에서 굴러 떨어지고, 그 결과 많은 경비행기가 옆바람에서 플랩 설정이 감소된 상태로 착륙한다.또한, 항공기가 지상에 착륙하면 날개가 여전히 양력을 발생시키고 항공기의 전체 무게가 타이어에 걸리는 것을 방지하여 특히 습하거나 빙판 상태에서는 정지 거리를 증가시키기 때문에 플랩은 브레이크의 효과를 감소시킬 수 있다.통상, 조종사는 가능한 한 빨리 플랩을 올려, 이러한 [2]일이 발생하지 않게 합니다.

기동 플랩

일부 글라이더는 착륙 시 플랩을 사용할 뿐만 아니라 비행 중 날개 캠버를 선택한 속도에 맞게 최적화합니다.서멀링 중에 플랩을 부분적으로 연장하여 스톨 속도를 감소시켜 글라이더가 더 느리게 비행할 수 있도록 하여 싱크 속도를 감소시켜 글라이더가 열의 상승 공기를 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 하고 [citation needed]코어를 최대한 활용하기 위해 더 작은 원을 회전시킬 수 있다.고속에서는 네거티브 플랩 설정이 사용되어 하향 피칭 모멘트를 줄입니다.이렇게 하면 수평 스태빌라이저에 필요한 균형 부하가 감소하여 글라이더를 종방향 [citation needed]트림으로 유지하는 것과 관련된 트림 드래그가 감소합니다.에어로토우 발사 초기 단계와 착륙 주행 종료 시 보조기(Aileron)[citation needed]에 의한 제어력을 더 잘 유지하기 위해 네거티브 플랩을 사용할 수도 있다.

글라이더처럼 나카지마 Ki-43과 같은 일부 전투기들도 공중전 중에 기동성을 향상시키기 위해 특수 플랩을 사용하여 일정한 속도로 더 많은 양력을 만들어 더 촘촘한 [3]회전을 가능하게 한다.이 작업에 사용되는 플랩은 더 큰 응력을 처리할 수 있도록 특별히 설계되어야 하며 대부분의 플랩은 전개할 수 있는 최대 속도를 가집니다.정밀 곡예비행 경기를 위해 제작된 제어선 모형 항공기는 일반적으로 기동 반경을 조이는 데 도움이 되도록 엘리베이터와 반대 방향으로 이동하는 일종의 기동 플랩 시스템을 가지고 있다.

플랩 트랙

PH강과 티타늄으로 가장 많이 제조되는 플랩 트랙은 항공기 날개의 후미 가장자리에 위치한 플랩을 제어합니다.연장 플랩은 종종 가이드 트랙에서 실행됩니다.날개 구조물 바깥쪽으로 이동하는 경우, 능률화하고 [4]손상으로부터 보호할 수 있습니다.일부 플랩 트랙 페어링은 충격 방지 보디 역할을 하도록 설계되어 있어 고속에서 기류가 천음파가 되는 국소적인 음파 충격파로 인한 저항을 줄입니다.

스러스트 게이트

엔진 흐름과 전개 플랩 사이의 간섭을 최소화하기 위해 후단 플랩의 스러스트 게이트 또는 틈새가 필요할 수 있다.많은 플랩 설치에서 틈새를 제공하는 인보드 애일러론이 없는 경우 플랩 부분을 변경해야 할 수 있습니다.보잉 757의 스러스트 게이트는 선내와 선외기의 이중 슬롯 [5]플랩 사이에 있는 단일 슬롯 플랩에 의해 제공되었습니다.A320, A330, A340A380에는 인보드 에일러론이 없습니다.연속적인 단일 슬롯 플랩에는 스러스트 게이트가 필요하지 않습니다.플랩이 완전히 전개되어 있는 동안 진행 중인 경우에 간섭이 발생하면 상승 [6]구배를 훼손해서는 안 되는 항력이 증가할 수 있다.

플랩의 종류

플랩 및 하이 리프트 장치.들러리 플랩은 명확성을 위해 과장되었습니다.다른 유형의 플랩을 수정할 때 플랩을 건너뜁니다.옅은 선은 이동선을 나타내고 녹색은 잠수 중에 사용되는 플랩 설정을 나타냅니다.

플레인 플랩

에어포일의 후면부는 [7]플랩 전면에 장착된 단순한 힌지를 통해 아래쪽으로 회전합니다.영국 왕립항공기공장과 국립물리연구소는 1913년과 1914년에 플랩을 시험했지만 실제 [8]항공기에는 플랩이 장착되지 않았다.1916년 페어리 항공 회사는 특허 캠버 체인지 기어를 포함하여 재건 중인 소프위드 베이비에 많은 개선을 가했고, 페어리 햄블 베이비라는 이름을 바꾸면서 플랩을 [8]달고 비행하는 최초의 항공기가 되었다.이것은 보조개가 포함된 풀스팬 플레인 플랩으로, 플레인 [8]플랩의 첫 번째 인스턴스가 되었습니다.그러나 1917년 [9]브레게Breguet 14 정찰/폭격기의 하단 날개에 자동 플랩을 장착하면서 페어리만이 아니었다.플레인 플랩은 다른 플랩타입보다 효율이 높기 때문에 일반적으로 단순성이 요구되는 경우에만 사용됩니다.

분할 플랩

에어포일 하단면의 후면부는 플랩의 앞쪽 가장자리에서 아래쪽을 향해 경첩을 형성하고 상단면은 움직이지 않습니다.[10]이로 인해 종방향 트림에 큰 변화가 발생하여 코를 아래로 또는 위로 피칭할 수 있습니다.풀 디플렉션 시 분할 플랩은 스포일러처럼 작용하여 드래그 계수를 크게 높입니다.또한 리프트 계수를 약간 더합니다.그것은 1920년 오빌 라이트와 제임스 M. H. 제이콥스에 의해 발명되었지만, 1930년대에야 보편화되었고 그 후 빠르게 [11][failed verification]대체되었다.더글러스 DC-1(DC-3 및 C-47의 제작자)은 분할 플랩을 사용한 많은 항공기 유형 중 하나였다.

슬롯 플랩

플랩과 날개 사이의 틈새에 의해 날개 아래쪽의 고압 공기가 플랩 위로 강제되어 기류가 플랩에 부착된 상태로 유지되므로 분할 [12]플랩에 비해 상승력이 높아집니다.또, 후연에서 나오는 공기의 속도가 전형적인 프리스트림의 비플랩 80%에서 슬롯 [13]플랩의 선단부를 흐르는 고속 저압 공기의 속도로 상승함에 따라 1차 에어포일의 전현에 걸친 리프트가 크게 증가한다.날개와 날개 사이를 공기가 통과할 수 있는 플랩은 슬롯형 플랩으로 간주됩니다.슬롯 플랩은 1920년대부터 시작된 슬롯의 변형인 Handley-Page의 연구 결과였지만, 훨씬 후에야 널리 사용되었다.일부 플랩은 효과를 더욱 높이기 위해 여러 슬롯을 사용합니다.

파울러 플랩

아래로 매달리기 전에 뒤로 미끄러져 [14]첫 번째 현과 캠버를 증가시키는 분할 플랩입니다.플랩은 플레인 플랩처럼 날개 윗면의 일부를 형성할 수도 있고 분할 플랩처럼 형성되지 않을 수도 있지만 하강하기 전에 뒤쪽으로 미끄러져야 한다.Gouge Flap과 구별되는 정의 기능으로서 항상 슬롯 효과를 제공합니다.할란 D에 의해 발명되었다. 1924년 파울러, 1932년 NACA에서 Fred Weick에 의해 테스트되었습니다.1935년 마틴 146 시제품에 처음 사용되었고 1937년 록히드 [15]슈퍼 일렉트라에서 생산되었으며, 아직도 여러 [16]슬롯이 있는 현대 항공기에 널리 사용되고 있다.

정커 플랩

날개의 후미진 가장자리 아래에 고정되어 앞쪽 [17]가장자리를 중심으로 회전하는 슬롯형 플레인 플랩.사용하지 않을 때는 다른 유형보다 끌림이 크지만 기계적 단순성을 유지하면서 플레인 플랩이나 분할 플랩보다 추가 리프트 생성에 더 효과적입니다.1920년대 후반 융커스의 오토 메이더에 의해 발명된 그것들은 Denney Kitfox와 같은 많은 현대 초경량에서도 같은 기본적인 디자인을 찾을 수 있지만, 융커스 Ju 52Ju 87 Stuka에서 가장 자주 목격되었다.이러한 유형의 플랩은 외부 날개 [18]플랩이라고 불리기도 합니다.

구게 플랩

곡선 트랙을 따라 뒤로 미끄러지는 분할 플랩의 일종으로 트레일링 에지를 아래로 밀어 트림에 영향을 미치거나 추가 메커니즘을 [19]필요로 하지 않고 코드와 캠버를 증가시킵니다.그것은 Arthur Gouge가 1936년 Short Brothers를 위해 발명했고 Short EmpireSunderland 비행선에 사용되었는데, 이것은 매우 두꺼운 Shorts A.D.5 에어포일을 사용했다.Short Brothers는 이러한 유형을 사용하는 유일한 회사였을 수 있습니다.

페어리 영맨 플랩

아래로 떨어뜨려(정커 플랩이 되어) 후미 슬라이드 후 위아래로 회전합니다.FairyFairy FireflyFairy Barracuda에 사용된 이 디자인의 몇 안 되는 대표주자 중 한 명입니다.확장된 위치에 있을 때, 항공기가 [citation needed]과도한 트림 변경 없이 수직으로 다이빙할 수 있도록 (부정 입사각까지) 각도를 조정할 수 있다.

잽 플랩

일반적으로, 그러나 부정확하게, Zapp [citation needed]플랩이라고 불리는 그것은 Edward F. Zaparka가 Berliner/Joyce에 있을 때 발명되었고 1932년에 General Flines Corporation Articatrat와 그 이후에 정기적으로 테스트되었지만, Northrop P-61 Black Widow 이외의 생산 항공기에는 거의 쓸모가 없었다.플랩의 앞쪽 가장자리는 트랙에 장착되고 플랩의 중간 현에 있는 점은 암을 통해 트랙 바로 위의 피벗에 연결됩니다.플랩의 선단이 트랙을 따라 후방으로 이동하면 트랙, 샤프트 및 플랩 표면(피벗에 고정됨)에 의해 형성된 삼각형이 점점 더 좁아지고 깊어져 플랩이 강제로 [20]내려갑니다.

크루거 플랩

접었을 때 날개 앞쪽 가장자리의 일부를 형성하지 않으면서 날개 앞쪽 가장자리 아래에서 접히는 힌지 플랩.그러면 윙의 캠버 및 두께가 증가하여 리프트 및 [21][22]드래그가 증가합니다.이는 전연에서 [23]형성되는 전연 드롭 플랩과는 다릅니다.1943년 Werner Krüger에 의해 발명되어 Goettingen에서 평가된 Krueger 플랩은 많은 현대식 휩쓸린 날개형 여객기에서 볼 수 있습니다.

들러리 플랩

날개 현의 1~2% 사이의 작은 고정 수직 탭으로, 에어포일의 후행 가장자리의 고압 측에 장착됩니다.1971년 이를 재발견한 경주용 자동차 운전자거니의 이름을 따서 명명되었으며, 이후 시코르스키 S-76B와 같은 일부 헬리콥터에서 주요 재설계에 의존하지 않고 제어 문제를 해결하기 위해 사용되었다.기본적인 이론적인 에어포일(삼각형과 원이 겹쳐서 구성됨)의 효율을 기존 에어포일과 동등한 수준으로 높입니다.이 원리는 1930년대에 발견되었지만 거의 사용되지 않았고 잊혀졌다.Supermarine Spitfire의 늦은 흔적은 엘리베이터의 후미 가장자리에 구슬을 사용했는데, 그것은 비슷한 방식으로 작동했다.

전연 플랩

날개의 전단이 아래로 회전하여 캠버를 효과적으로 증가시키고 [24][25]코드를 약간 감소시킵니다.다른 첨단 하이 리프트 장치에 적합하지 않은 매우 얇은 날개를 가진 전투기에서 흔히 볼 수 있습니다.

플랩의 파손

경계층 제어 시스템의 일종인 블로우 플랩은 엔진에서 생성된 공기 또는 배기를 플랩 위로 통과시켜 기계적 플랩으로 달성할 수 있는 양력을 초과하여 증가시킵니다.엔진에서 압축된 공기를 플랩 상단으로 뿜어내는 원래(내부 블로우 플랩), 플랩 상부와 하부 표면 위로 엔진 배기 가스를 뿜어내는 외부 블로우(외부 블로우), 날개 상부와 플랩 상부로 엔진 배기 가스를 뿜어내는 상부 표면 블로우(외부 블로우) 등이 이에 해당합니다.제2차 [26]세계대전 전 영국과 독일에서 시험 비행이 시작되었지만, 플랩이 날리는 최초의 생산 항공기는 1957년 록히드 T2V SeaStar가 [27]되어서야 가능했다.Upper Surface Blowing은 1976년 보잉 YC-14에 사용되었다.

플렉시블 플랩

FlexFoil이라고도 합니다.날개 뒤틀림에 대한 현대적인 해석, 내부 기계식 액추에이터는 날개 모양을 바꾸는 격자를 구부립니다.고정 에어포일과 유연 에어포일의 [28]전환 시 유연한 갭 씰이 있을 수 있습니다.

플라페론

플랩보조기의 기능을 결합한 항공기 제어면의 한 종류.

연속 후행 에지 플랩

2014년 현재, NASA의 랭글리 연구 센터의 미국 육군 연구 연구소(ARL) 연구진은 헬리콥터 회전익의 액티브 플랩 설계를 개발했습니다.연속 트레일링 에지 플랩(CTEF)은 구성 요소를 사용하여 비행 중 블레이드 캠버를 변경함으로써 시스템 신뢰성을 개선하기 위해 기계적 힌지를 제거합니다.시제품은 풍동 [29]시험을 위해 제작되었다.

ARL팀은 2016년 1월 개별 블레이드 제어 기술로 로터 블레이드의 실사 테스트를 완료했다.실탄 화재 실험은 블레이드 제어 기술의 탄도 취약성을 탐색했습니다.연구원들은 ARL의 공군기지 실험 [30]시설에서 7피트 경간, 10인치 크기의 회전날개 부분에 4피트 길이의 CFEF로 전형적인 지상화재 3발을 발사했다.

관련 장치

  • 선행 가장자리 슬랫과 슬롯은 날개 앞쪽 가장자리 상단에 장착되며, 고정되거나 접힐 수 있지만 전개 시 슬랫 아래에 슬롯 또는 틈새를 제공하여 날개 위쪽을 향해 공기를 강제합니다(크루거 플랩에는 없음).저속에서 뛰어난 리프트와 제어성을 제공합니다.앞쪽 가장자리 슬랫은 날개가 더 높은 공격 각도로 비행할 수 있도록 하여 이착륙 [31]거리를 줄입니다.다른 유형의 플랩은 효과를 높이기 위해 하나 이상의 슬롯을 장착할 수 있습니다. 이는 많은 현대 여객기의 일반적인 설정입니다.이것들은 위에서 설명한 슬롯 플랩이라고 불립니다.Frederick Handley Page는 20년대와 30년대에 전후 슬롯 디자인을 실험했습니다.
  • 스포일러는 날개 위의 공기 흐름을 "오염"시킴으로써 드래그를 발생시키고 양력을 감소시키는 것을 목적으로 합니다.스포일러는 거니 플랩보다 훨씬 크며 접을 수 있습니다.스포일러는 보통 날개 윗면에 중간 화음을 설치하지만 날개 아랫면에도 설치할 수 있습니다.
  • 공기 브레이크는 항공기가 빠르게 감속할 수 있도록 항력을 증가시키기 위해 사용됩니다.날개에 설치할 때, 플랩 및 스포일러와 다른 점은 양력을 수정하기 위한 것이 아니며 훨씬 더 빠른 속도로 전개될 수 있을 만큼 충분히 튼튼하게 제작되었다는 것입니다.
  • 보조기둥은 플랩과 유사하지만(및 같은 방식으로 작동하지만) 양쪽 날개의 리프팅 특성을 함께 변경하기 보다는 가로 방향 제어를 제공하기 위해 고안되었으며, 따라서 다른 방식으로 작동한다. 한쪽 날개의 보조기둥은 리프트를 증가시키지 않으며 반대쪽 보조기둥은 리프트를 감소시키기 위해 종종 작동한다.보조기둥은 플랩과 함께 하강하도록 설계되어 있는 경우, 일반적으로 플랩페론이라고 불리며, 반면 양력을 상실한 보조기둥은 스포일러온이라고 불립니다.

「 」를 참조해 주세요.

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  34. ^ "UPCOMING TEST : Starship high-altitude flight test". spacex.com. 7 December 2020. Archived from the original on 27 November 2020. Retrieved 8 December 2020.

참고 문헌

  • Clancy, L.J. (1975). "6". Aerodynamics. London: Pitman Publishing Limited. ISBN 978-0-273-01120-0.
  • Gunston, Bill, The Cambridge Aerospace Dictionary Cambridge, Cambridge University Press 2004, ISBN 978-0-521-84140-5/ISBN 0-521-84140-2
  • 윈드로, 마틴 C, 르네 J. 프랜시옹입니다나카지마 Ki-43 하야부사영국, 서리주, 레더헤드: 프로파일 출판물, 1965.