NACA 날개

NACA 에어포일은 미국항공자문위원회(NACA)가 개발한 항공기 날개용 에어포일 형태다.NACA 에어포일의 모양은 NACA 뒤에 이어지는 일련의 숫자를 사용하여 설명합니다.숫자 코드의 매개변수를 방정식에 입력하여 에어포일의 단면을 정밀하게 생성하고 특성을 계산할 수 있습니다.

오리진스

NACA는 처음에 랭글리 연구 센터에서 미 공군에 의해 개량된 번호가 매겨진 날개 시스템을 개발했다.NASA 웹사이트에 따르면:

1920년대 후반과 1930년대에 NACA는 철저하게 테스트된 일련의 에어포일을 개발하고 각 에어포일에 대한 숫자 명칭을 고안했습니다. 이 숫자는 에어포일 섹션의 중요한 기하학적 특성을 나타내는 네 자리 숫자입니다.1929년까지 랭글리는 이 시스템을 개발하여 날개 단면으로 번호 체계를 보완하였고, NACA의 1933년 연례 보고서에 78개의 날개 단면의 완전한 카탈로그가 실렸다.엔지니어는 각 날개 모양의 특성과 수치 지정자("NACA 2415")가 지정한 캠버 라인, 최대 두께 및 특수 노즈 기능을 빠르게 확인할 수 있었습니다.이러한 수치와 모양은 엔지니어들에게 특정 ^[1]항공기의 원하는 성능 특성을 위해 특정 에어포일을 선택할 수 있는 일종의 정보를 전송했다.

네 자리수 시리즈

NACA 4자리 윙섹션에서는 다음과 ^[2]같이 프로파일을 정의합니다.

1. 최대 캠버를 코드의 백분율로 나타내는 첫 번째 숫자입니다.
2. 현의 10분의 1 단위로 날개 끝 가장자리로부터의 최대 캠버 거리를 나타내는 두 번째 자리.
3. 에어포일의 최대 두께를 ^[3]화음의 백분율로 나타내는 마지막 두 자리.

예를 들어 NACA 2412 에어포일은 최대 캠버가 2%이고, 최대 캠버는 전단에서 40%(0.4 코드) 떨어져 있으며, 최대 두께는 현의 12%입니다.

NACA 0015 에어포일은 대칭이며, 00는 캠버가 없음을 나타냅니다.15는 에어포일의 현 길이 대비 두께가 15%임을 나타냅니다. 즉, 에어포일은 길이만큼 두께가 15%입니다.

대칭 4자리 NACA 날개 방정식

NACA 00xx 포일의 형상에 대한 공식은 "xx"가 현에 대한 두께 퍼센티지로 대체됩니다^[4].

$({displaystyle y_{t}=5t\left[0.2969grt {x}-0.1260x-0.3516x^{2}+0.2843x^{3}-0.1015x^{4}\right],})$^[5][6]

여기서:

x는 0 ~ 1.00(0 ~100%)의 코드를 따른 위치입니다.

${\displaystyle y_{}}$ t$${\$displaystyle y_{t}}$는 주어진 x 값(중심선에서 표면까지)의 절반 두께입니다.

t는 화음의 분수로서 최대 두께입니다(따라서 t는 NACA 4자리 단위의 마지막 두 자리를 100으로 나눕니다).

이 방정식에서는 x = 1(날개의 후미 가장자리)에서 두께가 0이 아닙니다.예를 들어 계산 작업의 경우 두께가 0인 후행 가장자리가 필요한 경우 계수 중 하나를 수정하여 합계가 0이 되도록 해야 합니다.마지막 계수(즉, -0.1036)를 수정하면 에어포일의 전체 모양에 가장 작은 변화가 생깁니다.선행 가장자리는 화음 정규화 반지름의 실린더에 근접합니다.

$(\displaystyle r=1.1019t^{2}).}$^[7]

이제 상부 에어포일 표면의 좌표$({\displaystyle x_{}}$ U${\displaystyle {}_{}}$ $)$ {$displaystyle (x_{U, y_{U$$\})\}{\displaystyle }$ 및 하부 에어포일 표면의 좌표$$(${\displaystyle x_{}}$ L${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ $)$ {$style (x_{L, y_{L})}$은 다음과 같습니다.

${\displaystyle x_{U}=x_{L}=x,\quad y_{U}=+y_{t},\quad y_{L}=-y_{t}.}$

기본적으로 대칭형 4자리 시리즈 에어포일의 최대 두께는 선행 가장자리에서 현의 30%입니다.

4자리 NACA 에어포일의 캠버 방정식

가장 단순한 비대칭 박은 NACA 4자리 직렬 박으로, 00xx 대칭 박을 생성하는 데 사용한 것과 동일한 공식을 사용하지만 평균 캠버 라인이 구부러져 있습니다.평균 캠버 라인을^[4] 계산하는 데 사용되는 공식은 다음과 같습니다.

${\displaystyle y_{c}=param{case}{\dfrac {m}{p^{2}\left(2px-x^{2}\right),&0\leq x\leq p,\{\dfrac {m}{2}\left(1-2p)+2p^2},\left(1-2p^2\right),$

어디에

m은 최대 캠버(100m는 네 자리 중 첫 번째 자리),

p는 최대 캠버 위치(10p는 NACA xxxx 설명의 두 번째 자리)입니다.

예를 들어 NACA 2412 에어포일은 현의 두께가 12%(디지트 3, 4)인 0012 대칭 에어포일의 코드를 따라 2% 캠버(제1자리) 40%(제2자리)를 사용한다.

캠버 에어포일은 캠버 라인에 수직으로 두께를 가해야 하기 때문에 각각 상부 에어포일과 하부 에어포일의${\displaystyle }$좌표($x$, ${\displaystyle y_{}}$ U$)$ {$displaystyle(x_{$U},$y_${${\displaystyle {}_{}}$}) {${\displaystyle {}_{}}$ L$,$ ${\displaystyle y_{}}$}) {$displaystyle(x_{L,y_{$L$\}\}\})$이 표면이^[8] 된다.

$디스플레이 스타일U}&=x-y_{t},\sin \theta,&y_{U}&=y_{c}+y_{t},\cos \theta,\x_{L}&=x+y_{t},\sin \theta,\y_{L}&=y_{c}-y_{t},\cos \theta,\end {aligned}}$

어디에

${\displaystyle \theta =\arctan {frac {dy_{c}}}{display}},$

$(\displaystyle {dy_{c}}{cases}=cases}{\dfrac {2m}{p^{2}}\left(p-x\right),&0\leq x\leq p,\{\dfrac {2m}{(2-p)^2}}\left(p-x\right)\lexle 1\left.$

5자리수 시리즈

NACA 5자리 시리즈에서는 보다 복잡한 에어포일 ^[9]형상이 설명하겠습니다.형식은 LPSTT 입니다.

• L: 이상적인 공격 각도_LI C = 0.15 L에서 이론적인 최적 리프트 계수를 나타내는 한 자리 숫자(이는 리프트 계수_L C와 동일하지 않음),
• P: 최대 캠버 지점의 x 좌표에 대한 한 자리 숫자(x = 0.05P에서 최대 캠버),
• S: 캠버가 단순(S = 0)인지 반사(S = 1)인지를 나타내는 한 자리 숫자,
• TT: 4자리 NACA 에어포일코드에서와 같이 코드(%)의 최대 두께.

예를 들어 NACA 23112 프로파일은 설계 리프트 계수가 0.3(0.15 × 2)인 에어포일을 기술하고 15%의 현(5 × 3)에 위치한 최대 캠버 지점, 반사 캠버(1) 및 최대 두께 12%의 현 길이(12)를 나타냅니다.

단순 케이스의 캠버 라인(S = 0)은 다음 ^[10]두 섹션으로 정의됩니다.

${\displaystyle y_{c}=cases{\dfrac {k_{1}}{6}}{\big (}x^{2}-3gc^{2}+r^{2}(3-r)},&0<x,\dfrac {k_{1}r^{3}}{6},<x1-r},$

여기서 코드 위치$x{\displaystyle }$(\$displaystyle$ x$)$와 $세로좌표{\displaystyle }$y(\$displaystyle$ y$)$가 코드에 의해 정규화되었습니다.$상수{\displaystyle }$r {\$displaystyle$ r$}$은(는) x ${\displaystyle =}$$$ {\$displaystyle$ x$=$$p$$\}$에서 최대 캠버가 발생하도록 선택됩니다. 예를 들어 230 $캠버{\displaystyle }$ 라인의 ${\displaystyle \mathrm{경우}p\mathrm{}}$$=$ 0.3 / 2$$= 0.$15$ {{$displaystyle$ $p$$=$ 0.3$/2$$=$ 0.15$$$}$ $및{\displaystyle }$ r ${\displaystyle =\mathrm{}}$0.${\displaystyle 15}\}.$ $최종적$으로 상수, $k_styledisplaystyle$$1$이$$됩니다.e 원하는 리프트 계수.230 캠버 라인 프로파일(5자리 시리즈의 처음 3자리 숫자)의 경우 ${\displaystyle {k\mathrm{}}_{}}$ 1 $=$ ${\displaystyle 15.957}${{$style k_{$1}=$15$.957}이 $사용됩니다.$

비반사형 3자리 캠버 라인

세 자리 캠버 라인은 최대 캠버에 대해 매우 먼 전방 위치를 제공합니다.

캠버 라인은 다음과 같이 정의됩니다^[10].

${\displaystyle y_{c}=cases{\dfrac {k_{1}}{6}}{\big (}x^{2}-3gc^{2}+r^{2}(3-r)},&0<x,\dfrac {k_{1}r^{3}}{6},<x1-r},\end {case}}$

캠버 라인 구배와 함께

${\displaystyle {dy_{c}}{cases}=big{cases}{\dfrac {k_{1}}{6}{\big}}{\big}{\big}},&0<x,\\dfrac {1r}^{cases}{6}}{\big}{\big}{\big}}}},{big},{big},{big}}},{big},{big}},{big}}}},{big},{cas\end {case}}$

다음 표에는 다양한 캠버 라인 프로파일 계수가 나와 있습니다.

캠버 라인 프로필	${\displaystyle p}$	${\displaystyle r}$	${\displaystyle k_{1}}$
210	0.05	0.0580	361.40
220	0.10	0.126	51.640
230	0.15	0.2025	15.957
240	0.20	0.290	6.643
250	0.25	0.391	3.230

반사된 세 자리 캠버 라인

231과 같은 캠버 라인은 230 시리즈 프로파일의 음의 후행 에지 캠버를 확실히 캠버링합니다.그 결과 이론상 피칭 모멘트는 0이 됩니다.

${\displaystyle \frac{x}{}}$ c${\displaystyle \mathrm{rr}}$ ${$ $displaystyle {x}$ {$c}$ \$leq$ r$$} 부터

${\displaystyle {\frac {y} {c}} = philfrac {k_{1} {6} left [\frac\frac {x} {c} - r\right]^{3} - {\frac {k_{2}} {k_{1} }}\right.}$

r< c.0{ $displaystyle$ r < \ $frac${$x$} { $c$} } \ $leq$ 1.$0$}

${\displaystyle {\frac {y} {k_{1}} {6} \left [ {\frac {k_{1} {k_{1}} \ left \ frac {x} - r \ right }^3} - {\ frac {k_{2} {k_{1} } ( 1 - r ) { c } \ frac }}\right.}$

다음 표에는 다양한 캠버 라인 프로파일 계수가 나와 있습니다.

캠버 라인 프로필	${\displaystyle p}$	${\displaystyle r}$	${\displaystyle k_{1}}$	${\displaystyle k_{2}/k_{1}}$
221	0.10	0.130	51.990	0.000764
231	0.15	0.217	15.793	0.00677
241	0.20	0.318	6.520	0.0303
251	0.25	0.441	3.191	0.1355

변경 사항

4자리 및 5자리 시리즈의 에어포일은 다음 순서로 하이픈 앞에 2자리 코드를 붙여 변경할 수 있습니다.

1. 선두 가장자리의 둥근 정도를 나타내는 1자리. 0은 샤프하고 6은 원래 에어포일과 동일하며 값이 더 큰 경우 선두 가장자리가 더 둥근 것을 나타냅니다.
2. 선행 가장자리에서 최대 두께의 거리(화음의 10분의 1 단위)를 나타내는 한 자리.

예를 들어 NACA 1234-05는 NACA 1234 에어포일입니다.선단 가장자리가 날카롭고 선단 가장자리에서 코드(0.5 코드)의 최대 두께가 50%입니다.

또한 에어포일에 대한 보다 정확한 설명을 위해 모든 숫자를 십진수로 표시할 수 있습니다.

1 시리즈

1930년대에 개척된 새로운 에어포일 설계 접근법은 에어포일 형태를 원하는 리프트 특성에서 수학적으로 도출한 것입니다.이 전에, 날개 모양은 먼저 만들어졌고 그 후 풍동 안에서 그 특성을 측정했다.1 시리즈 에어포일은 다음 순서로 5자리 숫자로 설명됩니다.

1. 시리즈를 나타내는 숫자 "1"
2. 최소 압력 영역의 거리(화음의 10분의 1 단위)를 나타내는 한 자리.
3. 하이픈.
4. 10분의 1 단위의 리프트 계수를 나타내는 한 자리.
5. 최대 두께(%)를 나타내는 두 자리 숫자입니다.

예를 들어 NACA 16-123 에어포일은 최소 압력은 현의 60%, 리프트 계수는 0.1, 최대 두께는 현의 23%입니다.

6 시리즈

층류 최대화에 중점을 두고 1시리즈 에어포일에 비해 개선.에어포일은 다음 순서로 6자리 숫자를 사용하여 설명됩니다.

1. 시리즈를 나타내는 숫자 "6"
2. 최소 압력 영역의 거리(화음의 10분의 1 단위)를 나타내는 한 자리.
3. 첨자 자릿수는 두 표면에 유리한 압력 구배가 존재하는 설계 리프트 계수 위와 아래의 10분의 1 단위의 리프트 계수 범위를 제공한다.
4. 하이픈.
5. 10분의 1 단위의 설계 리프트 계수를 나타내는 한 자리.
6. 최대 두께(화음의 백분율)를 나타내는 두 자리 숫자입니다.
7. "a=" 뒤에 층류 흐름이 유지되는 현의 분율을 설명하는 10진수.값이 지정되지 않은 경우 a=1이 기본값입니다.

예를 들어 NACA 61-315₂ a=0.5는 코드백의 최소 압력 10%의 면적을 가지며, 리프트 계수 0.3의 위아래로 낮은 드래그 0.2를 유지하고, 코드 최대 두께 15%를 가지며, 코드 50% 이상의 층류량을 유지한다.

7 시리즈

에어포일의 상부 표면과 하부 표면에서 저압 구역을 분리하여 식별함으로써 층류 최대화를 더욱 진전시켰습니다.에어포일은 다음 순서로 7자리 숫자로 설명됩니다.

1. 시리즈를 나타내는 숫자 "7"
2. 상부 표면의 최소 압력 영역 거리를 나타내는 한 자리 숫자(화음의 10분의 1 단위).
3. 하부 표면의 최소 압력 영역 거리를 나타내는 한 자리 숫자(화음의 10분의 1 단위).
4. 이전 NACA 시리즈의 표준 프로파일을 나타내는1글자
5. 10분의 1 단위의 리프트 계수를 나타내는 한 자리.
6. 최대 두께(화음의 백분율)를 나타내는 두 자리 숫자입니다.

예를 들어 NACA 712A315는 윗면에 코드백의 최소 압력 10%, 아랫면에 코드백의 20%의 면적을 가지며 표준 "A" 프로파일을 사용하며 리프트 계수가 0.3이며 최대 코드 두께가 15%이다.

8 시리즈

날개 위아래 층류량을 독립적으로 최대화할 수 있도록 설계된 초임계 에어포일.번호는 7시리즈 에어포일과 동일하지만 시퀀스는 시리즈를 식별하는 "8"로 시작합니다.

「 」를 참조해 주세요.

• NACA 카울링
• NACA 덕트

레퍼런스

외부 링크

• UIUC Airfoil Coordinate Database는 약 1,600개의 에어포일을 지원합니다.
• John Dreese의 NACA 에어포일 좌표 생성 프로그램은 Windows XP, 7, 8에서 작동합니다.
• NACA 에어포일 시리즈
• NACA 에어포일에 관한 NASA 웹사이트 기능
• 에어포일 인터랙티브 웹 앱
• https://engineeringjournals.stmjournals.in/index.php/JoMA/article/view/3639