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흑객제국 2015. 4. 8. 14:36

쉽게 설명하기 위한 일부 표현이 적절치 못할 수 있습니다.

전문가 분들의 적절한 조언 부탁드립니다...^ ^

 

 

상반각이란>
비행기의 세로안정성(Lateral Stability)을 위한 것으로,
기류,기압등으로 비행기가 한쪽으로 기울어 졌을 때(세로축을 기준으로 Rolling)  스스로 수평으로
돌아오게 하고, 조종을 편하게(약간의 조정으로 쉽게 수평유지)할수 있도록  날개를 위로 올린 각도를 말합니다.
단, 상반각을 주게되면  활공성능이 떨어집니다. 이를 보완하기 위하여 날개길이를 늘립니다.
 
 
 
1단 상반각 :C와 같이 하나의 각을 이룬 형태

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2단 상반각 : 그림의 A,B 처럼 두곳에 각을 이룬 형태

              

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모형글라이더, 고무동력기에서 상반각의 중요성 > 

 

우리가 날리는 모형글라이더나 고무동력기는 토잉줄(견인줄) 또는 손에서  떠난 후 부터는 비행방향, 비행자세등에 대해

조정이 불가능하며, 비행기 무게가 가볍고 추력이 약해서 작은 환경변화(바람세기, 바람방향등..)에도

쉽게 기울거나 뒤집어질 수 있습니다.  특히 고무동력기는 초기 상승시 더욱더 불안정한 자세가 될 수 있습니다. 

비행기가 기울어질때 마다 재빨리 수평을 유지하여 정상적인 비행을 하려면 좌,우 날개의 상반각을 정확히 맞춰야 합니다.

특히 앞전과 뒷전의 상반각도 반드시 일치하여야 합니다.

 

- 앞뒷전의 상반각이 맞지않을 경우(날개 뒤틀림)  나타나는 현상-

   고무동력기 : 손에서 떠난 직후 한쪽으로 급격히 기울거나 추락.(고무줄 감김수가 많을 수록 빨리...)

   글라이더    : 토잉 방향으로 끌려오며 상승하지 못하고 한쪽으로 기울어지거나(토잉줄 만큼 상승시키지 못한다) 추락.....

 

아~ 서론이 너무 길었군요..^ ^

 

 

상반각의 원리>

 

그림1) 상반각이 있는 비행기가 수평일때 발생하는 힘

 

A : 날개단면형상(AIRFOIL)에서 발생하는 양력.

     비행기가 기울어 지더라도 크기가 변하지 않고 항상 날개면과 수직으로 작용.

     그림에서 A는 이해를 돕기 위해 표시한 것이며,  A가 분리되어 B와 C만 작용합니다.

 

C : 상반각을 주거나 비행기가 기울어 질때 A에서 분리되는 힘. 중력과 직각으로 작용.

      이 힘으로 인해 비행기가 기울게 되면 그 방향으로 비행기가 선회하게 됩니다. (그림2의 C방향으로)

     실제 비행기에서 반드시 수직꼬리날개의 방향타(RUDDER)로만 방향을 바꾸는 것은 아닙니다.

 

B : C처럼 A에서 분리된 힘. 그 크기는 A에서 C를 뺀 크기이다.

    (중력과 반대방향으로 비행기를 들어 올리는 힘(실제양력)으로 A보다 작으므로 상반각을 주면 활공성이 떨어진다)

     

                     그림에서 보듯이 수평상태에서는 좌,우에 작용하는 힘들의 크기가 서로 같습니다.   

                          단, C는 서로 마주보는 방향으로 작용하고 있습니다. (그림2와 같이 기울어지면 방향이 바뀝니다)                   

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그림2) 상반각이 있는 비행기가 기울어 졌을 때 힘의 변화

              (그림에서 A는 이해를 돕기뤼해 표시한 것이며, A가 분리되어 B와 C만 작용합니다)      

C  :  크기가 커지며,  좌우 모두 같은 방향으로(기울어진 방향으로) 작용합니다.(그림1, 수평에선 서로 마주보며..)

       C의 변화로 인해서 비행기가 기울어지면 그방향으로 선회하게 되며, 실제 비행기에선 앞날개 끝에 있는

        에일러론(Aileron)을 조작해서 비행기의 기울기(Rolling)을 조정합니다.

                            

B :  왼쪽은 수평일때보다 작아지고, 오른쪽은 커집니다.(아래 그림을 보면 좌,우측 B의 길이가 서로 달라졌죠?) 

      오른쪽의 들어 올리는 힘이 왼쪽보다 크므로 당연히 오른쪽이 올라가 다시 수평을 유지 할 수 있으며(반대로 기울어져도 같은 현상)

      이렇게 비행기가 기울었을 때(Rolling)  좌,우측 날개의 양력(B) 크기가 차이나도록 하여 , 비행기 스스로 수평을

      유지할 수 있도록 한것이 상반각 입니다. 

                           

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이젠 상반각이 없을 경우에 대해 알아 보겠습니다.

 

그림3) 상반각이 없는 비행기가 수평일 때 작용하는 힘

 

 상반각이 없이 날개윗면이 수평일 경우는 A 가 B와C로 분리 되지 않습니다.

 (힘의 분력 : 힘의 방향(A)과 그 힘이 작용하는 면(날개윗면)이 직각(90도)일 경우 그 힘은 분리되지 않는다.)

 

 상반각이 없는 날개의 경우 날개단면형상(AIRFOIL)에서 발생하는 힘(A) 전부가 비행기를 들어올리는데 쓰입니다.

 (그림1처럼 상반각이 있을 경우는 분력C를 뺀 B만큼만 비행기를 들어올리는 데 쓰입니다 -상반각을 줄 경우 양력이 줄어드는 이유)

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그림4) 상반각이 없는 비행기가 기울어질 때 작용하는 힘

               비행기가 기울어 지면 A는 B와 C로 분리 됩니다.

          하지만 좌우측 B의 크기가 (그림2처럼 좌,우측간 차이가 나지 않고) 같아서

            수평복원이 불가능 합니다.  모형글라이더나 고무동력기가 상반각이 없을 경우

            스스로 수평을 유지할 수 없는 이유입니다.

           

          

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출처 : 아이들과 함께
글쓴이 : lesun 원글보기
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