[항공역학] 항력이란? 항력의 종류

■ 항력(Drag)

항력은 물체가 유체 내를 움직일 때 이 움직임에 저항하는 힘을 말한다.
출처 : 위키백과

항공기에 작용하는 힘은 양력, 항력, 중력, 추력 등 크게 4가지가 있다. 항력은 항공기의 진행방향에 반대방향으로 작용하면서 항공기 추력을 방해하는 힘이다.

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※ 항력(Drag)

• 비행하는 항공기에 작용하는 저항력
• 항공기 진행방향의 반대방향으로 작용하는 힘
• 원인 : 압력에 의한 압력항력, 점성에 의한 표면마찰항력

■ 항력의 종류

출처 : Dronlife

(1) 유해항력(Parasite drag)

양력과 관련이 없는 비행을 방해하는 모든 항력을 유해항력이라고 한다. 날개 이외의 A/C 전체(동체, 미익, 나셀 등)에 작용하는 항력을 말한다. 날개의 항력은 양력을 발생시키지만 그 외의 부분은 A/C의 진행을 방해하므로 유해항력이라고 부른다.

• 형상항력(profile drag) : 압력항력(pressure drag) + 표면마찰항력(surface friction drag)

표면마찰항력 / 압력항력

- 압력항력 : 물체 표면의 압력 분포에 따라 발생

- 표면마찰항력 : 기체 표면 근처(경계층 내)에서 공기의 마찰에 의한 점성효과에 의해 더딘 흐름을 보이면서 흐르며 항력을 발생시킴, 물체 표면과 유체 간 점성 마찰로 인해 생기는 항력

• 간섭항력(Interference drag) : 항공기 파트 사이를 지나는 흐름이 간섭을 일으키는 항력(날개, 동체, 바퀴 등), 서로 인접해 있는 부품들 간에 상호 영향에 의해 발생(A/C 외장, 장착품 등), 기체의 구조가 정상적인 흐름을 방해해서 발생

출처 : http://knotsaviation.com/what-is-drag-all-explained-here-part-2/

 

• 조파항력(wave darg) : "초음속" 흐름에서 충격파의 압력에 의해 발생하는 항력

• M=1 이전에 수직충격파, M=1 이후에 경사충격파
• 항력발산현상 : 날개 단면에 충격파가 발생하면서 항력이 급증하는 현상
• 항력발산 마하수를 높이는 방법 : 가로세로비가 작은 날개 사용, 날개 후퇴각, 얇은 날개 사용해 표면에서 속도 증가를 줄인

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※ 가로세로비, 종횡비(AR)

 

$AR=\frac{S^{2}}{A}=\frac{S^{2}}{SC}=\frac{S}{C}$ (A: area, S: span, C: chord)

 

• AR ↑ → 유도항력 ↓, 활공성능 ↑, 양항비 ↑

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(2) 유도항력(induced drag)

• 양력이 발생하면서 유도되는 항력
• 날개 위아래면의 압력차에 의해 날개 끝 와동(직선와동+속박와동+수반와동+초기와동) 발생
• 날개 끝 와동이 날개 스팬 전체에 걸쳐 영향을 주어 날개 뒤쪽 공기를 아랫방향으로 밀어내리는 하향흐름 발생

※ 전항력(Total Drag) = 유해항력(형상항력+조파항력+간섭항력) + 유도항력