가변 밀도 터널

Variable Density Tunnel
가변 밀도 터널
Variable Density Tunnel (9423916012).jpg
드라이브 모터(왼쪽), 컴프레서 배관(앞쪽), 조작자(오른쪽)가 있는 랭글리 연구 센터의 가변 밀도 터널.
약어VDT
기타 이름풍동2길
사용하다에어포일의 공기역학적 특성 측정
주목할 만한 실험"NACA 기술 보고서 460:가변밀도 풍동실험을 통한 78개 관련 에어포일 [1]단면의 특성
발명가막스 멍크
제조사뉴포트뉴스 조선건조회사
재료강철, 목재
구성 요소들강철 압력 셸, 에어 컴프레서, 구동 모터, 내부 테스트 섹션
관련품목NACA, 랭글리 연구소

가변밀도터널(VDT)은 국가항공자문위원회(NACA) 랭글리연구센터의 두 번째 풍동이었다.1921년 5월 독일의 항공우주 엔지니어인 맥스 뮌크가 제안한 이 터널은 세계 최초의 가변 밀도 풍동이며 대기 풍동 터널로 얻을 수 있는 것보다 더 정확한 소형 모델 시험이 허용되었다.[2]1923년부터 1940년대 은퇴할 때까지 풍동으로 활발히 이용되었다.랭글리 연구소의 역사학자 제임스 R. 한센은 VDT가 당시 사용된 대기 풍동보다 우수한 결과를 제공했으며 NASA의 전신인 NACA를 "공기역학 연구의 세계적 선도자"[3]로 만드는 데 책임이 있다고 썼다.그것은 현재 오래된 리드 컨퍼런스 센터 근처의 랭글리 운동장에 전시되고 있으며, 국립 역사 랜드마크다.

기술적 목적

규모 모델의 공기역학을 정확하게 측정하기 위해서는 풍동에 사용되는 공기의 밀도도 또한 대형 항공기에 영향을 미치는 현실적인 조건들을 재현할 수 있도록 조정되어야 한다.

레이놀즈 수는 동적 유체의 복잡한 거동을 정량화한 것으로 흐름의 점성력에 대한 관성력의 비율로 계산된다.레이놀즈[4] 번호는

여기서:

  • 은(는) 유체의 밀도(SI 단위: kg/m3)
  • 은(는) 물체에 대한 유체의 속도(m/s)이다.
  • 은(는) 특성 선형 치수(m)이다.
  • 은(는) 유체의 동적 점성이다(Pa/s 또는 N/s2/m 또는 kg/m/s)
  • }은(는) 유체의 키네마틱 점성이다(m2/s).

VDT가 만들어지기 전에 사용되었던 풍동들은 정상적인 대기압에서만 작동할 수 있었다.그 결과, 초기 풍동 터널의 축척 모델은 모델의 축척의 역률(즉, 1:10 모델은 10배 이상 꺼짐)에 의해 꺼진 레이놀즈 숫자의 공기를 만났다.레이놀즈 수치의 적절한 배율을 적용하지 않으면, 저울 모델 위로 흐르는 공기는 풍동에서의 그것과 매우 다르게 반응할 것이다.만일 소형 모델에 의해 풍동에서 전면적인 에어포일을 시뮬레이션하게 된다면 레이놀즈 수는 속도나 밀도를 높이거나 점도를 낮춰야만 일치시킬 수 있다.가변 밀도 터널은 가압되도록 설계되고 건설되었다; 레이놀즈 숫자를 올리기 위해 공기의 밀도를 증가시킴으로써 이 문제를 해결했다.이후 VDT는 공기역학적 품질에 대한 보다 정확한 측정을 제공할 수 있게 되었다. 왜냐하면 공기가 본격 반응하는 방법을 정확하게 재현할 수 있었기 때문이다.[5]

역사

기원

1920년 국가항공자문위원회는 독일의 항공우주 엔지니어 겸 괴팅겐 대학의 루드비히 프란틀의 학생인 막스 멍크를 미국에서 일하게 했다.멍크는 1차 세계대전 종전 후 NACA에 근무하기 위해 대통령 지령을 두 차례 요구했고, 독일처럼 엄격하게 규정되지 않은 NACA의 조직구조에 적응하는 데 어려움을 겪었던 것으로 알려졌다.[6]그럼에도 불구하고, 그는 같은 해에 그의 혁신적인 가변 밀도 터널 디자인을 제안했다.[2]

1922년 도착하는 가변밀도 터널의 탱크

VDT의 대형 강철 압력 탱크는 최대 20기압의 작업압력으로 설계되었으며, 버지니아주 뉴포트 뉴스에 있는 뉴포트 뉴스 조선 및 건조 부두 회사에 의해 건설되었다.[3]탱크의 길이는 34.5피트(10.5m), 지름은 15피트(4.6m)이었다.탱크의 벽은 무너졌다.두께 2+1⁄8 인치(54 mm)이 탱크는 85톤(77.3톤)의 강철을 필요로 했다.시험 구간은 기존 NACA 풍동 1호선과 일치하도록 지름 5ft(1.5m)로 대기압에서 작동하는 개방회로 터널이었다.가변밀도 풍동에는 탱크의 부피를 최소화하기 위해 환형 리턴 유량을 가진 폐쇄회로 설계가 적용되었다.[7]250hp 모터로 구동되는 선풍기는 최대 시속 82km의 공기 속도를 낼 수 있다.[8]

1927년(하단)부터의 원래의 근접 시험 구간(상단)과 실패한 화재 후 개방 시험 구간(하단)의 단면도.

1927년 화재 당시 VDT의 내부 목재 시험 구간은 파괴되었고, 합병증이 발생하기 전에 개방된 목조 설계로 재건되었다.VDT는 1930년에 다시 서비스를 시작했으며, 1940년대에 에어포일이 쓸모없다고 여겨지고 다른 풍동들을 위한 압력 탱크로 전환될 때까지 랭글리 직원들의 공기역학적 특성 측정에 계속 도움을 주었다.VDT는 1978년에 해체되었고, 1985년에 우주 비행의 시작을 위한 토대를 마련하는 역사적 영향 때문에 국가 역사 랜드마크로 선언되었다.[8]

연구용도

NACA 기술 보고서 460에 사용된 NACA 에어포일(NACA 0006 ~ NACA 6721).

이 터널은 1940년대까지 20년 넘게 연구에 사용되었다.VDT는 날개 디자인이 초기 항공학에서 가장 시급한 문제였기 때문에 주로 에어포일을 시험하는데 사용되었다.[3]특히 VDT는 1933년 NACA 기술보고서 460에서 발표한 78개의 클래식 에어포일 형태에 대한 데이터를 '변압밀도 풍동실험에서 나온 78개의 관련 에어포일 섹션의 특성'에 실었다.[1][9]이 데이터는 더글러스 DC-3, 보잉 B-17 플라잉 포트리스, 록히드 P-38 번개 같은 미국 제2차 세계 대전 항공기를 설계하는 데 사용되었다.또한 VDT는 P-51 Mustang 설계에 사용되었고 드래그를 거의 3분의 2로 줄인 얇은 에어포일 설계와 저 드래그 에어포일을 시험하는 데 사용되었다.[3]

국가 역사 랜드마크 현황

1985년 10월 3일 미국 국립공원관리국은 가변밀도 터널을 국가역사 랜드마크로 인정했다.이 지명은 VDT가 "NACA가 기술적으로 유능한 연구기관으로서...미국 공기역학 연구로 세계 최고의 항공기가 탄생했다.[10]이 탱크가 원래 있던 건물은 2014년에 철거되었다. 이 탱크는 현재 랭글리 운동장에 전시되어 있다.[11][10]

가변 밀도 터널
Variable Density Wind Tunnel - GPN-2000-001242.jpg
1929년 이스트맨 제이콥스의 가변밀도 터널 사진은 왼쪽 끝에 있다.
위치버지니아 주 햄튼
좌표37°4′43″N 76°20′39″w/37.07861°N 76.34417°W/ 37.07861; -76.34417좌표: 37°4′43″N 76°20′39″W / 37.07861°N 76.34417W / 37.07861; -76.34417
빌드됨1921-1923
건축가막스 멍크
NRHP 참조85002795
VLR No.114-0143
중요일자
NRHP에 추가됨1985년 10월 3일
지정 NHL1985년[8] 10월 3일
지정 VLR1986년[12] 2월 18일

참고 항목

참조

  1. ^ a b "Archived copy". Archived from the original on 2008-04-30. Retrieved 2008-04-30.{{cite web}}: CS1 maint: 제목(링크)으로 보관된 사본 NACA 기술보고서 460 정보
  2. ^ a b "On a New Type of Wind Tunnel" (PDF). National Advisory Committee for Aeronautics. Retrieved 26 May 2018.
  3. ^ a b c d Hansen, James R. (1986). Engineer in Charge: A History of the Langley Aeronautical Laboratory, 1917-1958. NASA. p. 65.
  4. ^ Sommerfeld, Arnold (1908). "Ein Beitrag zur hydrodynamischen Erkläerung der turbulenten Flüssigkeitsbewegüngen (A Contribution to Hydrodynamic Explanation of Turbulent Fluid Motions)". International Congress of Mathematicians . 3: 116–124.
  5. ^ Baals, D.D.; Corliss, W.R. (1981). The Wind Tunnels of NASA. NASA. p. 15.
  6. ^ Taylor, D. Bryan; Kinney, Jeremy; Lee, J. Lawrence (2003). Hansen, James R. (ed.). The Wind and Beyond: A Documentary Journey into the History of Aerodynamics in America. NASA. pp. 557, 578.
  7. ^ "Variable Density Tunnel". NASA. NASA. Retrieved May 27, 2018.
  8. ^ a b c "Variable Density Tunnel". National Historic Landmark summary listing. National Park Service. Archived from the original on 2008-05-01. Retrieved June 27, 2008.
  9. ^ "Technical Report 460: The Characteristics of 78 Related Airfoil Sections from Tests in the Variable-Density Wind Tunnel" (PDF). Retrieved 26 May 2018.
  10. ^ a b NRHP 지명 양식
  11. ^ NASA 랭글리의 국가 역사 유적지
  12. ^ "Virginia Landmarks Register". Virginia Department of Historic Resources. Archived from the original on 21 September 2013. Retrieved 19 March 2013.

외부 링크