에어포일(Airfoil)

에어포일(Airfoil)이란, 날래의 단면 형상을 뜻하며 항공기의 날개(Wing), 보조익(airerron), 승강타(elevator), 방향타(rudder)와 같은 어떤 단면(section)을학술적으로 저의 하는데 사용한다. 에어포일은 공기보다 무거운 항공기를 비행시키기 위해서 공기역학적인 효과, 즉 양력은 크고 항력은 작은 에어포일이 요구된다.

양력을 크게 하기위해서 에어포일은 상면을 둥글게 해주고 뒤를 뽀족하게 하여 유선형으로 한다. 에어포일에 관한 용어의 정의는 그림과 같다.

에어포일은 NACA XXXX와 같이 호칭법에 따라 표시되는데, 미 항공자문 위원회(NACA: National Advisory Committee for Aeronautics)계열 에어포일을 의미하고 첫번째 숫자는 최대 평균캠버의 크기를 시위의 백분율로 표시한 값이고, 두번재 숫자는 최대 평균 캠버의 위치를 앞전으로부터 시위의 십분율로 표시한 값이며, 네번째 숫자는 최대 두께(Max thickness)의 크기를 시위의 백분율로 표시한 것이다. 예를들면 NACA 2315는 NACA 계열의 에어포일로써 최대 평균캠버의 크기가 시위의 2%이고, 그 위치는 앞전으로부터 시의의 30% 지점에 위치하며, 최대 두께의 크기가 시위의 15%임을 의미한다.

에어포일의 윗 캠버와 아랫 캠버가 동일할 때 에어보일을 대칭익(Symmetrica airfoil)이라 한다. 대칭익의 경우 윗 캠버와 아랫 캠버가 동일하므로 평균 캠버선이 시위선과 동일하게 된다. NACA 00XX로 표시되며, 이를 NACA 00계열이라 부르며 NACA 00계열 에어포일은 대칭익을 의미한다. 예를들면, NACA 0009, NACA0012등은 대칭익으로서 최대 두께의 크기가 각각 시위의 9%, 12%인 에어포일을 나타낸다.

요즘 민항기에 일반적으로 많이 사용되는 에어포일로는 NACA 6자계열이 많이 사용된다. 그리고 초음속 항공기(전투기)에서는 에어포일이 일반적으로 생각하는 유선형이 아니라 다이아몬드 형상으로 사용된다. 초음속 항공기의 경우 초음속비행시 발생하는 충격파와 팽창파를 이용하여 압력차이을 발생시켜 양력을 얻는다.

 

1. 풍판(Airfoil) 또는 날개골, 익형 

- 대기권은 공기라는 보이지 않는 기체(gas)로 충만 되엉 있으며 이 같은 공기의 흐름을 볼 수는 없으나 간접적으로 느낄수 있다. 풍판이란 대기 중의 공기의 흐름에 활용 가능한 반작용을 일으킬 수 있도록 고안된 구조물이다. 즉, 공기의 흐름속에서 물체를 부양시킬수 있는 힘(Lift)을 얻을 수 있도록 고안된 구조물로서 비행기의 날개(Weing), 헬리콥터의 회전판(blade), Propeller 등이 이에 포함된다.

- 두께란 시위선에서 수직선을 그었을 때 윗면과 아랫면 사이의 수직거리를 말하며, 가장 두꺼운 곳의 길이를 최대 두께라 하고, 두께와 시위선에서 수직선을 그었을대 윗면과 아랫면 사이으 수직거리를 말하며, 가장 도꺼운 곳의 길이를 최대두께라 하고, 두께와 시위선과의 비를 두께비라고 한다. 두께비는 퍼센트로 표시하여 12% 두께비 등과 같이 표시한다.

- 평군 캠버선은 두께의 이등분점을 연결한 선물 말하며, 에어포일이 휘어진 모양을 나타내는 선이다.

- 캠버(Camber)는 시위선에서 평균 캠버선까지의 길이를 말하며 두께비와 마찬가지로 시위선과의 비율을 나타낸다.

- 에어포일의 위쪽과 아래쪽의 곡면을 각각 윗면과 아랫면이라 말하며 두께비와 마찬가지로 시위선과의 비율을 나타낸다.

- 에어포일의 위쪽과 아래쪽의 곡면을 각각 윗면과 아랫면이라 말하며, 이들 면을 따라 공기가 흘러가면 정아이 작용한다.

 

2. 시위선(익현선-Chord line)

- 풍판의 앞전(Leading dege)과 뒷전(Trailing edge)을 있는 직선이다.

- 플랩을 작동시켜 받음각을 변화시켜 양력을 증가 시킬수 있다.(즉, 플랩을 작동시키면 시위선이 변한다.)

 

3. 받음각(Angle of attack)

- 받음각은 공기흐름의 속도방향(또는 상대풍)과 시위선이 이루는 각이다.

- 비행기를 부양시킬 수 있는 항공역학적 각이며 양력, 항력 및 피칭모멘트에 영향을 주는 인자인다. 따라서 양력은 공기흐름의 속도 방향에 수직한 방향으로 작용한다고 정의한다.

 

4. 취부각(Angle of incidence)

- 항공기의 동체와 날개가 이루는 각으로 이는 제작시 비행기의 세로축(종축)에 따라 10도 -30도의 각을 이루게 된다.