타원 익형 공력 및 유동장 특성에 대한 실험적 연구

Abstract

타원 익형의 공력 및 유동장 특성에 대한 연구가 한국항공우주연구원 1m 풍동에서 실험적으로 수행되었다. 레이놀즈수 $2×10^5$ 과 $9×10^5$ 구간에서 양력과 피칭 모멘트가 표면 압력 분포 적분으로, 항력은 후류 속도 분포로부터 계산되어졌다. 입자영상유속계를 이용하여 경계층 속도 분포와 뒷전에서의 와류 구조가 조사되어졌다. 기존의 익형과는 상이한 결과가 측정되어졌는데 양력계수가 받음각에 선형적으로 증가하지 않았고 피칭 모멘트도 일정한 값을 가지지 않았다. 받음각 4도 이하에서는 2πα 보다 큰 양력계수 기울기를, 받음각 4도 이상에서는 2πα보다 작은 기울기가 관찰되었다. 이러한 공력 특성의 차이는 표면 강제 천이를 한 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하는 것뿐만이 아니라 표면 압력 분포를 변화시키는 익형 주위와 후방의 유동장 특성을 관찰함으로서 설명이 가능하다. 받음각 0도에서 4도사이 에서 익형에 마치 플랩이 있는 것과 같이 비대칭 유동장이 압력분포를 변화시키고, 결국 양력이 증가하게 된다. 익형 50% 후방 에서의 위면과 아래면의 압력 차이로 인해 강한 음의 피칭모멘트가 발생하였다. 속도 분포를 엄밀히 관찰해보면 익형 표면에서의 층류에서 난류로의 천이가 후류의 비대칭을 유발하게 됨을 알 수 있다. 받음각이 증가하면서 익형 위면에서 천이 지점이 앞전으로 이동하게 되는 반면 익형 아래면에서는 큰 변화를 보이지 않게 된다.