항공우주_항력, 양력

1. 항력 (Drag Force)

 

ㅇ 유체가 유동 방향으로 물체에 가하는 힘

 

ㅇ 항력 방향

- 정지 유체인 경우에는, 물체 면에 수직 방향인 압력 만이 작용

- 유동 유체인 경우에는, 유체 점성에 의해 물체 접선방향으로 전단력이 추가로 작용

- 결국, 압력과 전단력이 합쳐진 합력의 성분이,

. 유동 방향과 나란한 성분 => 항력

. 유동 방향에 수직한 성분 => 양력

 

ㅇ 항력 발생

- 유체와 고체의 경계면, 서로 속도가 다른 유체들 사이

 

ㅇ 항력 응용

- 항력의 이용 : 낙하산, 파도타기, 꽃가루의 장거리 이동 등

- 항력의 회피 : 자동차,비행기 등 이동체, 바람에 대한 구조물 등

 

ㅇ (물체와 유체 간의 유동 현상은 서로 달라 보이나, 상대운동 관점에서는 동일 함)

- 물체가 유체 내 일정 속도로 이동할 때 : 저항력을 받음

- 정지 물체 주위로 일정 속도의 유체 흐름 있을 때 : 유체가 물체에 힘을 가함

 

* 통상, 물체에 좌표축을 고정시키고 해석함 (외부 유동, External Flow)

 

※ 한편, 비행 관련 4가지 힘 : 양력, 중력, 추력, 항력

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2. 항력에 대한 경험식

 

ㅇ 항력은, 유체 밀도,상대속도,크기,형상,표면거칠기 등과 관련됨

* 원래, 영국 물리학자 Rayleigh(1842~1919)에 의해 유도됨

 

ㅇ 때론, 더 단순하게, 항력이 속도에 단순 비례 또는 속도의 제곱에 비례한다고 가정하기도 함

 

- γ : 집중 항력 계수 (lumped drag coeeficient) [㎏/m]

* 주로, 실험적으로 얻어짐

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3. 양력 (Lift)

ㅇ 물체에 닿는 유체를 밀어내리려는 힘에 대한 반작용으로, 유체가 들어 올리는 힘

- 양력의 생성 : 날개 (날개의 위아래에 생기는 기압 차이가 양력을 만듬)

- 양력의 크기 : 공기를 가르는 상대 속도와 날개 크기에 비례적 임

- 양력의 방향 : 유체의 유동 방향에 수직 방향

 

ㅇ 즉, 물체가 유체의 운동량을 변화시켰을 때, 그 반작용으로 유체가 물체에 가하는 (들어올리는) 힘

 

출처 : 정보통신기술용어해설