앞날개

Forward-swept wing
수호이 Su-47 전진익

전진 스위프 윙은 날개의 1/4 좌표 라인이 전진 스위프를 갖는 항공기 날개 구성이다.일반적으로 선행 에지도 앞으로 스위프됩니다.

특성.

전진 스위프 구성에는 스위프 각도가 증가함에 따라 증가하는 여러 특성이 있습니다.

메인 스파 위치

주 날개 스파의 후방 위치는 보다 효율적인 내부 배치와 더 많은 사용 가능한 공간으로 이어질 것이다.

내측 스팬스페이스 플로우

전방 스윕 날개 위의 스팬스 에어플로우는 기존 스윕 날개 위의 흐름과 반대입니다.

스윕 날개 위를 흐르는 공기는 날개 가장 뒤쪽 끝을 향해 스팬스페이스로 이동하는 경향이 있습니다.후방 스윕 날개에서는 이것이 끝쪽으로 바깥쪽으로, 전방 스윕 날개에서는 뿌리로 안쪽으로 향한다.그 결과, 후방 스윕 설계의 위험한 선단 스톨 조건은 전방 스윕 설계에서 보다 안전하고 제어하기 쉬운 루트 스톨이 된다.이로 인해 리프트가 상실되어도 에어로론을 완전히 제어할 수 있습니다.또한 항력을 유발하는 선행 엣지 슬롯이나 기타 장치가 필요하지 않습니다.

공기가 안으로 유입됨에 따라 날개 끝 소용돌이와 그에 따른 항력이 감소합니다.대신, 동체는 매우 큰 날개 울타리 역할을 하며, 일반적으로 날개가 뿌리에서 더 크기 때문에, 이것은 더 작은 날개를 가능하게 하는 최대 양력 계수를 증가시킨다.

그 결과, 특히 공격 각도가 높을 때 기동성이 향상됩니다.

천음속에서는 충격파가 선단부가 아닌 근원부에서 먼저 형성되어 효과적인 에일러론 제어를 보장합니다.

요 불안정성

전진 스윕 설계의 한 가지 문제점은 쓸린 날개가 옆으로 요동칠 때(수평 축을 중심으로 움직이면) 한쪽 날개가 후퇴하고 다른 쪽 날개가 전진한다는 것이다.전진-스위트 설계에서, 이것은 후방 날개의 스위프를 감소시키고, 끌림을 증가시키고 더 뒤로 밀어서 요의 양을 증가시키고 방향의 불안정성을 초래한다.이렇게 하면 더치롤이 [1]역회전할 수 있습니다.

공기 탄성

전방 스윕 날개의 단점 중 하나는 발산 가능성이 증가한다는 점이며, 이는 전방 스윕 날개에 가해지는 리프트 힘이 증가된 리프트에서 팁을 위쪽으로 비틀게 하는 공기 탄성 결과이다.전진-스위트 설계에서 이는 선단에서의 입사각을 증가시키는 양의 피드백 루프를 유발하여 양력을 증가시키고 추가적인 변형을 유발하며, 결과적으로 더 많은 양력과 날개 모양의 추가 변화를 초래한다.발산 효과는 속도에 따라 증가합니다.이러한 현상이 발생하지 않는 최대 안전 속도는 항공기의 발산 속도이다.

하중을 받는 상태에서 팁 리프트가 증가하면 날개가 회전하면서 조여지고 나선형 다이빙이 발생하여 회복이 불가능할 수 있습니다.최악의 경우 날개 구조는 고장날 정도로 응력을 받을 수 있다.

큰 스위프 각도와 고속으로 변형에 견딜 수 있을 정도로 견고하고 실용성이 있을 정도로 가벼운 구조를 구축하기 위해서는 탄소섬유 복합재료 등의 고급 재료가 필요하다.복합 재료는 또한 섬유질을 보다 유리한 형상에 맞추어 변형 성질에 영향을 미치도록 조정함으로써 공기 탄성 맞춤을 가능하게 하고, 스톨 및 기타 특성에 영향을 미칩니다.

스톨 특성

날개 끝부분이 먼저 멈추면 피치업력이 스톨을 악화시키고 회복을 어렵게 하기 때문에 스톨 내에서 휩쓸린 날개는 불안정한 경향이 있습니다.이 효과는 후방 단부가 더 큰 양력을 전달하고 안정성을 제공하기 때문에 전방 스위프에서는 덜 중요하다.

단, 공탄성 굽힘이 충분할 경우 날개 끝의 공격각을 먼저 정지시키고 설계의 주요 특징 중 하나를 상실하도록 증가시킴으로써 이 경향에 대응할 수 있으며 기존 날개 끝의 공격각은 기존 날개에서는 선단이 먼저 정지한다.이러한 팁 스톨은 예측할 수 없습니다.특히 팁이 다른 팁보다 먼저 정지하는 경우에는 더욱 그렇습니다.

복합 재료는 공기 탄성 맞춤이 가능하여 날개가 스톨에 가까워지면 구부러질 때 비틀어지므로 끝부분의 공격 각도를 줄일 수 있습니다.이를 통해 날개 뿌리에서 스톨이 발생하므로 예측성이 향상되고 보조개가 완전한 제어를 유지할 수 있습니다.

역사

전쟁 전의 연구

아래에 언급된 DB-LK 프로젝트의 저자인 Belyev는 1934년과 [2][3]1935년에 전방 스윕 윙 글라이더 BP-2와 BP-3를 시험했다.

다른 전쟁 전 설계 연구에는 폴란드 PWS Z-17, Z-18 및 Z-47 "Spp" 시리즈가 포함되었다.

제2차 세계대전과 여파

전전 시기에 디자인이 시작된 전진 날개 디자인은 제2차 세계대전 때 독일, 러시아, 일본, 미국에서 독자적으로 개발되었습니다.

1940년에 비행을 시작한 초기 사례는 벨랴예프 DB-LK로, 앞쪽으로 쓸린 날개 부분과 뒤로 쓸린 끝을 가진 트윈붐 디자인입니다.그것은 잘 날았다고 한다.벨랴예프가 제안한 바보치카 연구용 항공기는 독일의 침공으로 취소되었다.

미국인 Cornelius Mallard는 1943년 8월 18일에 비행했다.Mallard는 단일 엔진으로 구동되었지만, 그 뒤를 이어 대형 항공기로 견인할 수 있도록 설계된 연료 탱크인 Cornelius XFG-1 시제품이 뒤따랐다.이러한 코르넬리우스의 디자인은 앞쪽으로 쓸릴 뿐만 아니라 미로도 없는 특이한 디자인이었다.

Ju 287 V1 모델

한편, 독일에서 한스 보케는 새로운 제트 엔진이 사용할 수 있는 음속에 가까운 속도로 날개가 쓸리는 문제를 연구하고 있었다.그는 개발 당시 역방향 스위프 설계에 비해 전방 스위프가 제공하는 많은 이점을 인식하고 공기 탄성 굽힘과 요 불안정성의 영향도 이해했다.

그의 첫 비행 디자인은 1944년 8월 16일 Junkers Ju 287이었다.이 기종과 그 이후의 기종에 대한 비행 테스트에서는 저속에서의 이점이 확인되었지만 곧 예상되는 문제점도 밝혀져 고속 시험을 막았다.Wocke와 불완전한 Ju 287 V3 시제품은 포착되어 1946년 항공기가 완성되어 이듬해 OKB-1 EF 131로 비행했다.이후 OKB-1 EF 140은 기본적으로 같은 기체에 더 큰 추력을 가진 미쿨린 디자인의 소련 제트 엔진을 장착했다.

1948년 소련은 Tsybin [4]LL-3를 만들었다.이 시제품은 1982년에 완성된 수호이 SYB-A에 큰 영향을 미칠 것이다.

전후 독일의 연구가 미국에 도착했을 때, 많은 제안들이 제시되었다.여기에는 컨베어 XB-53 초음속 폭격기와 북미 P-51 머스탱, 벨 X-1 로켓 비행기, 더글러스 D-558-I의 전방 소탕기가 포함됐다.벨 제안은 풍동 시험 단계에 도달하여 공기 탄성 문제가 확인되었다.

Ju 287 시리즈와 Bell X-1 연구에 의해 확인된 구조적 문제는 너무 심각하여 당시 사용 가능한 재료들이 날개를 충분히 튼튼하고 단단하게 만들 수 없었으며 실용적이지는 않았다.그 결과, 고속 설계를 위한 전방 스위프는 수년 후 새로운 구조 재료를 사용할 수 있게 될 때까지 중단되었습니다.

제2차 세계대전 내내 수많은 전투기, 폭격기, 그리고 다른 군용기들은 날개를 앞으로 쓸어내는 평균적인 화음 때문에 앞으로 쓸어가는 날개를 가졌다고 묘사될 수 있다.그러나 이러한 설계에서는 거의 항상 후방으로 스윕된 선행 가장자리를 사용하므로 기술적으로 높은 종횡비 사다리꼴 날개로 만들 수 있습니다.

나카지마 Ki-43은 선두가 거의 눈에 띄지 않지만 진정한 전진 날개를 가진 유일한 성공한 전투기로 유명하다.

전후 일반 항공

LET L-13 2인승 글라이더
ARV 슈퍼2

소량의 스위프는 심각한 문제를 일으키지 않으며, 중간 정도의 전진 스위프라도 메인 스파 장착 지점과 캐리 스루 구조의 후방을 크게 움직일 수 있습니다.

1954년 보케는 독일민주공화국으로 돌아와 얼마 지나지 않아 서독으로 건너가 햄버거 플룩조그바우(HFB)의 수석 [1]디자이너로 합류했다.함부르크에서 Wocke는 1964년에 비행한 HFB 320 Hansa Jet 비즈니스 제트기의 작업을 완료했습니다.전방 스윕을 통해 메인 스파를 캐빈 뒤쪽으로 이동할 수 있으므로 캐빈 안으로 돌출할 필요가 없습니다.

중간 전방 스위프는 주로 범선과 경비행기 등 많은 설계에서 유사한 이유로 사용되어 왔다.시트 2개가 나란히 있는 많은 하이윙 트레이닝 글라이더는 윙 루트가 뒤쪽에서 더 멀리 위치하여 윙이 뒷좌석 탑승자의 측면 시야를 가리는 것을 방지하기 위해 약간 앞쪽으로 스윕된 날개를 가지고 있습니다.대표적인 예로는 Schleicher ASK 13과 Let Kunovice L-13 Blanik이 있습니다.

기타 예는 다음과 같습니다.

고속 제트

전진 스위프 윙 구성을 표시하는 Grumman X-29
KB SAT SR-10 트레이너

고속 비행에 필요한 넓은 스위프 각도는 수년 동안 비현실적이었다.

1970년대 후반, DARPA는 공기 탄성 맞춤을 통한 발산 속도 저하 문제를 피하기 위해 새로운 복합 재료의 사용을 조사하기 시작했다.플라이 바이 와이어 기술을 통해 설계가 동적으로 불안정하고 기동성이 향상되었습니다.그루먼은 1984년 처음 비행한 X-29 기술 시연기 2대를 앞쪽으로 쓸어담는 날개와 카나드로 제작했다.X-29는 높은 공격 각도로 기동할 수 있어 67°[6]의 공격 각도로 조종할 수 있었다.

추력 벡터링 기술의 진보와 중거리 미사일 교전으로의 공중전 전술의 전환은 민첩성이 뛰어난 전투기의 중요성을 감소시켰다.

1997년 수호이는 파리 에어쇼에서 Su-47 전투기 시제품을 선보였다.그것은 일련의 비행 테스트를 거치고 여러 에어쇼에서 공연했지만, 생산에 들어가지 않았다.

KB SAT SR-10은 러시아의 단발 제트 훈련기 시제품으로, 전진-스위프 날개를 갖추고 있다.그것은 2015년에 처음 비행했다.

생물학에서

큰 머리를 가진 익룡들은 [7]비행할 때 균형을 더 잘 잡기 위해 앞쪽으로 쓸린 날개를 가지고 있었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

인라인 따옴표

  1. ^ a b 밀러, J.;X-Planes, Speciality Press, Second Printing(1985), 페이지 175–177.
  2. ^ "Беляев БП-2(ЦАГИ-2)". www.airwar.ru.
  3. ^ "Механические птицы профессора Беляева / Авиация и время 2008 04". www.k2x2.info.
  4. ^ 러시아 항공 페이지: 수호이 S-37 Berkut (S-32) 2006-02-13 Wayback 머신에 보관
  5. ^ "airplane.cz". www.airplane.cz.
  6. ^ NASA "드라이든 팩트 시트 - X-29"2005년 8월 22일 취득.
  7. ^ https://qmro.qmul.ac.uk/xmlui/bitstream/handle/123456789/10947/Hone%20The%20wingtips%20of%20the%20pterosaurs%202015%20Accepted.pdf?sequence=1&isAllowed=y

일반 참고 자료

  • 밀러, J.;X-plane, X-1에서 X-29(영국판), MCP, 1983, 페이지 175–179.