피칭 모멘트

공기역학에서 에어포일의 피칭 모멘트(또는 토크)는 공기역학적 힘이 가해지는 것으로 간주될 경우 에어포일의 공기역학적 힘이 에어포일의 공기역학적 힘에 의해 발생하는 순간(또는 토크)이다. 비행기 날개의 피칭 모멘트는 수평 안정화 장치의 리프트를 사용하여 균형을 이루어야 하는 총 모멘트의 일부다.^[1] 더 일반적으로, 투구 모멘트는 움직이는 몸의 피치 축에 작용하는 어떤 순간이다.

에어포일 위의 리프트는 압력의 중심이라고 불리는 지점에서 작용한다고 말할 수 있는 분산된 힘이다. 그러나 캠베어링된 에어포일에 대한 공격 각도가 변화함에 따라 전방과 후방의 압력 중심의 움직임이 있다. 이것은 압력의 중심이라는 개념을 사용하려고 시도할 때 분석을 어렵게 만든다. 캠베어링된 에어포일(cambered airfoil)의 주목할 만한 특성 중 하나는 압력 중심이 앞뒤로 움직이지만, 리프트가 공기역학적 중심이라는 지점에서 작용한다고 상상되면, 리프트 힘의 순간이 비행 속도의 사각형에 비례하여 변화한다는 것이다. 그 순간을 에어포일의 동적 압력, 면적, 화음으로 나눈다면 그 결과를 피칭 모멘트 계수라고 한다. 이 계수는 에어포일의 공격 각도 운용범위에 비해 약간만 변화하지만 아래 그림과 같은 AOA에 대한 모멘트 기울기의 변화가 매우 가파르므로 AC보다는 CG에 대한 윙의 피칭 모멘트에 변화가 있어야 한다. 공기역학적 중심과 피칭 모멘트 계수의 두 개념의 조합은 항공기의 비행 특성을 분석하는 것이 비교적 간단하다.^[2]

측정

에어포일의 공기역학적 중심은 보통 에어포일의 선행 가장자리 뒤에 있는 화음의 25%에 가깝다. 풍향터널과 같이 모델 에어포일에 대한 테스트를 할 때 힘 센서가 에어포일의 쿼터코드와 정렬되지 않고 거리 x에 의해 오프셋되는 경우 쿼터코드 $포인트$인 M ${\displaystyle {c/4\mathrm{}}_{}}$ ${\$에 대한 피칭 모멘트가 주어진다$$.

${\displaystyle M_{c/4}=M_{\text}+\mathbf {x} \time (D_{\text},L_{\text{indicated}}}$

여기서 D와 L의 표시된 값은 장력 센서가 측정한 대로 모델의 드래그 앤 리프트다.

계수

피칭 모멘트 계수는 항공기와 미사일의 종방향 정적 안정성 연구에 중요하다.

피칭 모멘트 계수 ${\displaystyle C_{}}$ m ${\$은 다음과^[3] 같이 정의된다$$.

${\displaystyle C_{m}={\frac {M}{qSc}}}$

여기서 M은 투구 모멘트, q는 동적 압력, S는 날개 영역, c는 에어포일의 화음의 길이. ${\displaystyle C_{}}$ ${\displaystyle m_{}}$ ${\$는 치수가 없는 계수여서$$ M, Q, S, c에 대해 일관된 단위를 사용해야 한다.

피칭 모멘트 계수는 에어포일의 공기역학적 중심 정의에 기초한다. 공기역학적 중심은 피칭 모멘트 계수가 공격 각도에 따라 달라지지 않거나 ^[2]적어도 에어포일의 공격 각도 운용 범위에 따라 크게 달라지지 않는 에어포일의 코드 라인상의 포인트로 정의된다.

대칭 에어포일의 경우 모든 공격 각도에 대해 리프트 힘이 한 지점을 통해 작용하며, 압력 중심이 캠베어링 에어포일처럼 움직이지 않는다. 따라서 대칭 에어포일의 이 점에 대한 피칭 모멘트 계수는 0이다.

피칭 모멘트는 관례에 따라 에어포일을 코업 방향으로 던질 때 긍정적인 것으로 간주된다. 기존 캠버어드 에어포일은 공기역학적 중앙 피치 코우다운에서 지지되므로 이러한 에어포일의 피칭 모멘트 계수가 음수임.^[4]

참조

• L. J. Clancy(1975), Aerodynamics, Pitman Publishing Limited, London, ISBN0-273-01120-0
• 피어시, N.A.V (1943) 항공역학, 384–386페이지, 영국 대학 출판부. 런던
• 2008-07-18년 저속 안정성 회복

메모들

참고 항목

• 항공기 비행 역학
• 비행 역학
• 종방향 정적 안정성
• 중립점
• 리프트 계수
• 드래그 계수