드론 기초과정 제 2과 [2강] 비행이론 2

드론 기초과정 제 2과 [2강] 비행이론 2

 

 

 

 

양력 발생 원리

• 유체 속의 한 지점에는 상하좌우 방향에 관계없이 일정한 압력이 작용합니다.
• 이 압력은 유체의 정압이라고 하며, 유체의 운동에너지를 나타냅니다.
• 유체가 흐를 때, 속도를 가지며 이로 인해 유체는 운동에너지를 갖게 됩니다.

 

베르누이 정리

• 베르누이 정리는 유체의 운동에너지와 압력의 관계를 설명합니다.
• 유체 속의 임의의 두 지점에서 동압(운동에너지)과 정압(압력)의 합은 항상 일정합니다.
•  즉, 유체 속에서 속도가 증가하면 압력은 감소하고, 속도가 감소하면 압력은 증가합니다.

 

양력 발생 원리

• 양력은 베르누이의 정리에 따라 동압과 정압의 합으로 나타낼 수 있습니다.
• 정체점에서 발생한 높은 압력의 파장에 의해 분리된 공기는 후연에서 다시 만납니다. 
• 상부에서는 곡선율과 취부각으로 인해 공기의 이동거리가 길어지고, 속도가 증가하며 동압은 증가하고 정압은 감소합니다.
• 하부에서는 공기의 이동거리가 짧아지고, 속도가 감소하며 동압은 감소하고 정압은 증가합니다. 
• 모든 물체는 공기의 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하려는 성질을 가지고 있습니다. 
• 정체점은 풍판에 정면으로 부딪친 상대풍이 순간적으로 속도가 0이 되는 지점을 의미합니다.

 

기류 현상:

• 기류 현상은 헬리콥터 비행 시 발생하는 현상으로 유도 기류와 익단 원형와류로 나뉩니다.
• 유도 기류는 로터 회전면을 따라 위에서 아래로 흐르는 공기의 흐름을 의미합니다(하강풍).
• 익단 원형와류는 공기가 회전하는 로터의 끝부분 주위에서 빙빙 도는 소용돌이 현상을 의미합니다.

 

지면효과

• 지면효과는 헬리콥터가 지면과 근접하여 비행할 때 발생하는 현상을 말합니다. 
• 로터 회전에 의해 발생하는 하강풍이 지면과 충돌하여 유도 기류 속도가 감소하고, 이에 따라 유도 항력이 감소합니다.
• 또한 하강 기류에 의해 익단에서 발생하는 와류가 감소하여 양력 발생 효율이 증가합니다.

 

토크 작용

• 토크 작용은 회전하는 힘에 의한 작용을 의미합니다.
• 헬리콥터의 메인 로터는 시계 반대 방향으로 회전하고, 이에 반작용으로 헬리콥터 동체는 시계 방향으로 회전하려는 특성이 있습니다. 
• 이는 뉴턴의 제3법칙 작용과 반작용 법칙을 적용한 결과입니다.

 

멀티콥터에 작용하는 힘

• 멀티콥터에 작용하는 주요 힘은 양력, 중력, 추력, 항력입니다. 
• 양력은 상대풍에 수직으로 작용하는 항공역학적인 힘을 의미하며, 상대풍은 풍판을 향한 기류방향을 의미합니다.
• 중력은 항공기/멀티콥터 등이 중력을 받는 힘을 의미하며, 지구 중심을 향하는 방향으로 작용합니다.
• 추력은 공기 중에서 항공기를 전진시키는 힘을 의미합니다.
• 항력은 추력에 반대 방향으로 작용하는 힘을 의미하며, 항공기/멀티콥터의 공중 진행을 더디게 합니다.

 

양력 불균형

• 전진 비행 중인 헬리콥터의 로터 회전면에서 발생하는 양력의 불균형을 양력 불균형이라고 합니다. 
• 이러한 양력 불균형은 전진 블레이드와 퇴진 블레이드의 속도 차이에 의해 발생합니다.
• 전진 블레이드는 상대속도가 증가하여 양력이 증가하고, 퇴진 블레이드는 상대속도가 감소하여 양력이 감소합니다.

 

양력 불균형 해소 방법

• 양력 불균형이 심해지면 헬리콥터는 정상적인 비행을 할 수 없습니다.
• 이를 해소하기 위해 블레이드 플래핑과 사이클릭 페더링을 사용할 수 있습니다.
• 블레이드 플래핑은 로터 블레이드의 상하 운동을 조절하여 양력을 조절하는 것입니다. -
• 사이클릭 페더링은 블레이드 피치각을 변화시켜 양력을 조절하는 것입니다.
• 이러한 조정 작업을 통해 전진 블레이드의 양력을 감소시키고, 퇴진 블레이드의 양력을 증가시켜 양력 불균형을 해소합니다.

 

기타 용어

• 스키드: 항공기가 충분한 경사각 없이 선회하는 비행 기동을 말합니다.
• 슬립: 항공기가 선회할 때 선회 중심 쪽으로 미끄러지는 현상입니다.
• 유동력침하: 항공기가 동력이 있는 상태에서 내려가는 현상을 말합니다.
• 이론적인 전진거리와 실제 전진거리의 차이를 실각 또는 슬립이라고 합니다.

 

위 내용은 양력 발생 원리, 베르누이 정리, 양력 불균형 해소 방법, 기타 용어에 대한 설명입니다.