음속을 뜯어보자.-3(Boundary layer, 레이놀즈 수)

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7. Boundary Layer -> 공기가 점성이 있는 유체이기 때문에 생김.

- 유체가 마찰면을 따라 흐를 때, 점성에 의하여 유체 흐름의 속도가 달라지고 이에 따라 마찰면에 가깝게 생기는 가상적인 층, 점성에 영향받음

- 즉, 물체 표면의 흐름과 Free stream flow의 속도가 다른 그 지점을 boundary layer라고 함

- Boundary layer는 공기가 흘러감에 따라 나뉨.

1) Laminar boundary layer(층류 경계층 흐름)

- 적은 표면 마찰항력을 만들지만, 굉장히 부드러워(히마리가 없어서) 덜 안정적임. 경계층이 얇음

2) Turbulent boundary layer(난류 경계층 흐름)

- 천이 구역 이후에 생기는 층으로 층류흐름보다 힘이 세지만, 항력은 더 큼. 경계층이 두꺼움.

 

 

 

 

3) Layer separation(경계층 분리 or Flow separation)

- 경계층 내에서 유체가 표면을 따라 흐르다가 표면으로부터 떨어지는 현상

- 점성에 의한 표면마찰항력 때문에 공기 흐름이 운동에너지를 잃게되고, 에어포일 뒤로 갈수록 압력이 점점 커져(유속이 줄어들어) 공기흐름이 표면으로부터 박리됨. (고압 -> 저압 힘의 방해)

- 경계층의 분리점은 받음각이 증가함에 따라 날개의 앞쪽으로 이동

- 박리가 일어나 wake(후류)가 발생하면 압력이 더 높아지고 양력은 급격히 감소 -> Stall 관련, 이게 압력항력

 

 

- Flow separation을 지연시키기 위해 Vortex generator를 만드는 항공기도 있음(보통 초음속)

-> 단순하게 경계층 위에 와류를 만들어서 공기가 흐르는 힘을 유지시켜줌

 

 

레이놀즈 수가 커진다면?

- 단순하게 생각하면 날개 표면위를 흐르는 공기의 흐름이 강해지는 것이다. 박리아님.

이는 어느정도 표면마찰항력을 늘릴지만, 실속각(박리가 일어나는 받음각)이 증가, CLmax가 커진다. Vs감소.

 

* 음속으로 넘어가기 앞서, 항공기들의 속도에 관하여 잡고 가자. (추후 각잡고 정리할 것)

- Indicated Air Speed(지시속도) : 항공기 계기가 지시하는 속도, 일정한 고도를 유지한다고 가정할 시 엔진 추력에 비례

-> 속도계는 standard sea level에서 TAS나오게 설계되어 있음.

Calibrated Air Speed(수정속도) : 지시속도에서 장착오차, 계기오차 등을 수정한 속도

Equivalent Air Speed : 수정속도에 공기의 압축성을 보정한 속도, 고속에서 Pitot tube의 압축성 등을 고려, 일반적으로

10,000ft, 200kt 이하에서는 압축오차가 크지 않아 고려하지 않는다.

True Air Speed : EAS에 공기밀도를 수정한 속도(외기온도), IAS와 비교하면 1000ft당 약 2%씩 증가함.