7. 상승 및 하강
상승율: 항공기 속도의 수직성분 (ft/min) 단위, 계산시에는 ft/sec 상승구배(
G
): 수평거리에 대한 수직거리의 비
W D T
G = ( − ) /
(3.32)또는
또한 익면하중에 관계없이 다음의 관계가 성립 .
Ae C W G
T
Do2 π +
≥
(3.36)하강 시:
G
는 하강률을 의미, 어떤 특정 하강각을 설계상 원하는 경우 (추력 대 중량비)를 영으로 놓고 음의G
값을 이용, 익면하중 계산.8. 상승한계
- 일반적 운용상승한계: 상승율이 분당 100 ft/min 에 해당되는 고도로 이 에 해당하는 (추력 대 중량비)를 익면하중식에 대입하여 익면하중을 계 산.
- 대기 조사용 항공기나 정찰기와 같은 고고도 항공기: 낮은 동압으로 인 해 익면하중이 매우 작음. (예: 고도 100,000 ft, M= 0.8 비행 경우, 동압은 10 psi)
이 때 필요동력을 최소로 하는 익면하중은
D0
AeC S q
W = π
(3.37)이 경우 익면하중이 너무 작아 현실성이 없게 되면, 이 조건보다 양력조 건으로부터 익면하중을 결정
qC
LS
W =
(3.38)여기서 양력계수는 사용되는 익형의 설계양력계수로 통상적인 값은 0.5 근방이나, 최근의 고고도용 익형 사용 경우 1.0-1.4 정도까지도 허용.
3.2.4 추력 대 중량비 및 익면하중의 선정
항공기 개념 설계의 초기 단계에서 항공기 초기 사이징 - (추력 대 중량) 비(또는 중량 당 마력비)를 먼저 선정,
- 설계요구사항으로부터 실속속도, 이륙거리, 착륙거리, 순항, 로이터, 선 회, 상승 및 하강, 그리고 상승한계를 고려하여 익면하중을 결정
- 결정한 익면하중은 항상 이륙조건으로 환산하여 비교 - 계산된 익면하중 중 가장 낮은 값을 일단 선정하여 검토 - 낮은 익면하중은 항상 항공기 무게 및 비용의 증가를 초래,
- 어떤 임무요구사항에 의해 익면하중이 너무 과도하게 작은 경우, 설계의 가정사항을 변경하여 익면하중을 증가시킴. 예를 들어 고양력장치의 공 기역학적 효율을 올리면 대체로 익면하중은 증가.
- 어떤 설계요구사항에 따른 익면하중이 표 3.10 의 익면하중의 통계치를 너무 과도하게 벗어 나는 경우 이는 무시되어도 좋다.
- 적절한 익면하중이 설정되면 추력 대 중량비를 역산하는 과정 - 이 두 가지 설계변수가 만족스러우면 초기 사이징 다음 단계로.
3.2.5 날개면적 및 엔진 크기의 초기 추정
- 날개면적: 앞 절에서 구한 설계 이륙 총중량 및 날개하중으로부터 결정 - 엔진의 사이징:
z 크기와 추력이 정해진 이미 존재하는 엔진을 이용
z 크기와 추력을 임의로 할 수 있는 가상의 엔진(Rubber Engine)
*후자(Rubber Engine):
막대한 엔진 개발비의 부담 및 개발 소요시간 요구됨, 설계초기에 엔진 요구사항을 엔진제작사에 의뢰, 개발. 주로 전투기나 폭격기 사업
*전자 (Fixed Engine):
- 설계요구사항을 만족하는 (추력 대 중량비)가 결정되고, 요구성능과 항속거리에 따라 이륙 총중량이 정해지면 추력의 크기도 결정됨.
- 엔진의 크기와 추력이 고정되어 요구성능과 항속거리가 가변적.
- 만약 항속거리가 가변적이라면 사이징 문제는 간단, 즉, 주어진 엔진 자료를 이용하여 요구되는 모든 성능을 만족하는 이륙 시 (추력 대 중량 비)가 결정되면 설계 이륙 총중량은 이륙 총추력을 이것으로 나누어 결 정,
⎟⎠
⎜ ⎞
⎝⎛