기생 항력

Parasitic drag
안정 비행 중인 리프팅 바디의 드래그 곡선

종단 [1]: 254 [2]: 256 항력으로도 알려진 기생 항력은 물체가 유체를 통과할 때 어떤 물체에도 작용하는 공기역학적 항력의 한 종류이다.기생 항력은 형태 항력과 피부 마찰 [3][1]: 641–642 [4]: 19 항력의 조합입니다.양력을 발생시킬 수 있는지 여부에 관계없이 모든 물체에 영향을 미칩니다.

항공기의 총 항력은 기생 항력과 리프트 유도 항력으로 구성됩니다.기생 항력은 리프트에 의한 [5]항력을 제외한 모든 유형의 항력으로 구성됩니다.

폼 드래그

개체 모양 때문에 양식 끌기가 발생합니다.본체의 일반적인 크기와 모양은 폼 드래그에서 가장 중요한 요소입니다. 표시된 단면이 큰 바디는 얇은 바디에 비해 드래그력이 높고 날렵한("유선형") 물체는 폼 드래그력이 낮습니다.형태 항력은 항력 방정식을 따르며, 이는 속도의 제곱에 따라 증가하므로 고속 항공기에서 더욱 중요해집니다.

폼 드래그(Form Drag)는 본체의 세로 부분에 따라 달라집니다.낮은 항력 계수를 위해서는 차체 프로파일을 신중하게 선택하는 것이 중요합니다.유선화는 연속적이어야 하며 경계 레이어와 그 어텐던트 소용돌이의 분리는 피해야 합니다.

폼 드래그에는 공기 흐름의 혼합으로 인해 발생하는 간섭 드래그도 포함됩니다.예를 들어 날개와 동체가 날개 뿌리에서 만나는 곳에서는 두 개의 기류가 하나로 합쳐집니다.이 혼합으로 인해 와전류, 난류가 발생하거나 원활한 기류가 제한될 수 있습니다.간섭 항력은 두 표면이 수직 각도로 만날 때 더 크며 [6][7][5]페어링을 사용하면 최소화할 수 있습니다.

초음속 항력 또는 압축 항력으로도 알려진 파도 항력은 항공기가 초음속 [1]: 25, 492, 573 및 초음속으로 이동할 때 발생하는 충격파에 의해 발생하는 형태 항력의 구성요소이다.

폼 드래그(form drag)는 압력 드래그([1]: 254 ress drag)의 일종으로 리프트에 의한 드래그([1]: 65, 319 rag)도 포함한다.폼 드래그란 [1]: 641–642 [2]: 256 분리에 의한 압력 드래그입니다.

피부 마찰 드래그

주요 기사:피부 마찰 드래그

피부 마찰 항력은 유체가 유체를 통과하는 물체의 "피부"에 마찰하여 발생합니다.피부 마찰은 체액과 피부 사이의 상호작용에서 발생하며, 체액과 접촉하는 신체 표면 영역인 젖은 표면과 직접적으로 관련이 있습니다.신체와 접촉하는 공기는 신체 표면에 달라붙어 그 층은 다음 층에 달라붙는 경향이 있고, 그 층은 다음 층에 붙는 경향이 있기 때문에 신체는 일정량의 공기를 끌어당긴다.몸에 붙어 있는 공기층을 끌어당기는 데 필요한 힘을 피부 마찰 드래그라고 합니다.피부 마찰력은 공기 덩어리가 공기 덩어리를 통과할 때 약간의 운동량을 주고 공기가 신체에 지각력을 가합니다.기생 항력의 다른 성분과 마찬가지로 피부 마찰은 항력 방정식을 따르고 속도의 제곱에 따라 상승합니다.

피부 마찰은 물체 주위의 경계층에서의 끈적끈적한 항력에 의해 발생합니다.물체의 전면에 있는 경계층은 보통 층층이 있고 상대적으로 얇지만 뒤쪽으로 갈수록 난류가 심해지고 두꺼워집니다.층류에서 난류로의 전환점의 위치는 물체의 모양에 따라 달라집니다.마찰저항을 줄이는 방법에는 두 가지가 있습니다.첫 번째는 층류 흐름이 가능하도록 움직이는 본체를 형상화하는 것입니다.두 번째 방법은 움직이는 물체의 길이를 늘리고 단면을 최대한 줄이는 것이다.이를 위해 설계자는 항공기의 길이를 가장 넓은 지점(L/D)의 직경으로 나눈 정밀도 비율을 고려할 수 있다.아음속 흐름의 경우 대부분 6:1로 유지됩니다.길이가 늘어날수록 레이놀즈 수가 증가합니다( e Re피부마찰계수 \ displaystyle Re를 하면 (적층범위) 값이 증가하므로 마찰저항이 감소한다.단면적이 감소하는 반면 공기 흐름의 교란이 적기 때문에 차체에 대한 드래그 힘은 감소합니다.항공기의 날개의 경우 날개 길이(척도)의 감소는 마찰 항력은 아니더라도 "유발" 항력을 감소시킨다.

마찰 계수 C 는 다음과 같이 정의됩니다.

여기서 w는 국소 벽 전단 응력이고 q는 자유류 동적 [8]압력입니다.x 방향으로 압력 구배가 없는 경계층의 경우 다음과 같이 운동량 두께와 관련이 있습니다.

비교를 위해 (테오도르 폰 카르만에서 도출한) 1/7승의 법칙으로 알려진 난류 경험적 관계는 다음과 같다.

서 R eRe는 레이놀즈 숫자입니다.[2]: Formula 4.101

플레이트 위의 층류인 경우 다음 공식을 사용하여 [9]피부 마찰 계수를 결정할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f Anderson, John D., Jr. (1991). Fundamentals of aerodynamics (2nd ed.). New York: McGraw-Hill. ISBN 0-07-001679-8.
  2. ^ a b c Anderson, John D., Jr. (2016). Introduction to flight (Eighth ed.). New York, NY: McGraw Hill Education. p. 242. ISBN 978-0-07-802767-3.
  3. ^ 클랜시, L.J.(1975년)공기역학, 5.9항피트만 출판사ISBN 0 273 01120 0
  4. ^ Gowree, Erwin Ricky (20 May 2014). Influence of Attachment Line Flow on Form Drag (doctoral). Retrieved 22 March 2022.
  5. ^ a b Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge (PDF). FAA. p. Chapter 5, Aerodynamics of flight.
  6. ^ "Interference Drag - SKYbrary Aviation Safety". 25 May 2021.
  7. ^ "How Interference Drag Affects Your Plane's Performance".
  8. ^ "Skin friction coefficient -- CFD-Wiki, the free CFD reference". www.cfd-online.com. Retrieved 22 April 2018.
  9. ^ tec-science (2020-05-31). "Drag coefficient (friction and pressure drag)". tec-science. Retrieved 2020-06-25.