항공역학 설계 - 에어포일 설계

소개글

[ 항공역학 설계 - 에어포일 설계 ]
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본 내용은 여러 서적 및 웹 공유 자료나 전문 자료 등을 참고하여 제가 직접 수정, 작성한 내용입니다. 논문 서식을 사용하였고 실험레포트 외에 학습용으로도 사용할 수 있습니다. 후회없는 자료.

MATLAB 알고리즘이 한글파일 안에 첨부되어 있으며 주석 및 설명을 통하여 자세한 설명이 되어 있으므로 알고리즘을 바로 적용하고 사용하실 수 있습니다.

목차

Ⅰ. 서 론
1. 개요 및 설계목적
1-1. 개요
1-2. 설계 목적
2. 설계 목표
2-1. 송골매 (RQ-101)
2-2. 설계 요구 조건

Ⅱ. 본 론
3. 항공역학 이론
3-1. 에어포일의 형상 변수
3-2. 받음각에 따른 점성(viscous) 해석
4. 설계 방법 및 절차
4-1. 에어포일 캠버 설계
4-2. 대칭 에어포일 설계
4-3. 최종 에어포일의 구성
5. MATLAB source for Airfoil Design
5-1. 형상 설계
5-2. Panel method
6. 설계 결과
6-1. 에어포일 설계 변수
6-2. 대칭 에어포일 형상
6-3. 캠버선 형상
6-4. 최종 에어포일 형상
6-5. 최종 에어포일 좌표

Ⅲ. 결 론
7. 성능분석 및 검토
7-1. 설계 및 해석 프로그램의 타당성
7-2. 비점성 해석
7-3. 점성 해석
7-4. 비행 조건에 따른 공력특성
8. 결론 및 소감
9. 참고 문헌

본문내용

1-1. 개요
비행기 날개의 단면모양을 에어포일 또는 날개골이라고도 한다. 또한, 헬리콥터의 회전날개와 프로펠러의 깃의 단면도 익형이라고 한다. 비행기의 날개는 기체의 무게를 지지하기 위해 필요한 양력(揚力)을 담당하는 중요한 부분이다. 비행기의 성능은 이 익형의 특성에 의해서 좌우되므로, 그 구조나 강도를 고려하여 설계조건을 가장 만족시킬 수 있는 익형을 채택하는 것이 중요하다. 각국의 연구 중에서 특히 1930년경 미국 항공자문위원회(NASA:NACA의 전신)에서 개발한 NACA 4자리 번호 익형은 조직적으로 시작한 일련의 연구이며, 이 때 이후의 익형연구의 주류를 이루었다. 이 익형에 이어서 5자리 번호 익형과 층류익형(層流翼型) 1시리즈, 6시리즈, 7시리즈 등이 탄생하였다.

20세기 초 라이트 형제의 동력 비행의 성공 이후 빠른 비행기의 발전이 있어 왔으며 이는 비행기 날개의 발전에 따라 이루어졌다고 할 수 있다. 특히 비행기 날개의 발전은 날개의 단면 형상, 즉 에어포일(airfoil)의 개발과 그 성능의 향상에 기인한다. 에어포일(날개골)은 일반적으로 비행 방향과 반대 방향, 즉 비행기에 바람이 불어오는 방향을 x축, 날개의 길이 방향을 y축으로 하고 상방향을 z축이라고 할 경우 x-z평면에 평행한 날개의 단면으로 정의한다.

전 세계적으로 가장 각광받는 항공 관련 분야 중 하나가 무인항공기 (Unmanned Aerial Vehicle : UAV) 관련 연구이다. 이러한 부분에 대하여 현재 국내외 연구 기관과 대학들에서 자율 비행 시스템 구축을 주제로 다양한 연구들이 이루어지고 있으며, 이에 기본적인 무인항공기 시스템 구축이 이루어지고 있는 상태다. 국내에서 현재 군용으로 운용 중인 ‘송골매(비조)’와 현재 개발 중인 ‘스마트 무인기’등과 같이 연구소와 관계기업을 중심으로 개발된 무인항공기의 경우 안정적인 시스템 구축이 이루어지는 편이지만, 대학을 중심으로 연구되고 있는 무인항공기의 경우 아직까지 신뢰성 있는 안정적 시스템 개발이 미흡한 편이다.

참고 자료

(1) 스마트 무인기 날개용 에어포일의 공력최적설계
(2) 표면양력판 이론에 의한 요구 속도 분포를 갖는 2차원 날개 단면의 설계
(3) 고성능 날개의 개발에 관한 기초연구
(4) Aircraft Fligh / R.H. Barnard & D.R Philpott
(5) Fundamentals of Aerodynamics 4th edition / John D. Anderson
(6) 항공역학/ 이봉준, 김학봉, 김문상 공저/ 도서출판 세화 2006.
(7) Matlab - 인터넷 블로그 등을 통하여 학습.