전진 항공기가 왜 그렇게 드문가요? – Sciencetimes

전진익, 러시아 Su-47 Ⓒ 위키 백과

항공기의 비행 특성에 대해서는 항공기의 모습을 면밀히 살펴 보는 것만으로도 대략적인 대답이 나옵니다. 항공기는 공중에서 날아가는 물체이기 때문에 외관을 디자인 할 때 공기 역학을 고려해야합니다.

특히 주익의 모양은 항공기의 비행 특성과 직접적인 관련이 있습니다. 우리가 일반적으로 볼 수 있듯이 초음속 또는 천 음파와 같은 고속 항공기의 날개 모양이 100이면 99는 후퇴입니다. 후퇴 날개는 말 그대로 뒤로 기울어지는 날개입니다. 그 이유는 간단합니다. 기체의 속도가 음속을 초과하면 공기의 압축으로 인해 충격파가 발생하여 기체 나 비행에 악영향을 미칩니다. 따라서 충격파 발생을 최대한 늦추기 위해 날개에 후퇴 각을 적용 하였다. 후퇴익의 날개면에 가해지는 기압은 날개 끝 부분에 수직 인 공기의 흐름 일 뿐이므로 후퇴 각이 증가함에 따라 속도가 증가하더라도 충격파 발생을 늦추는 효과가 있습니다. .

반면에 천음속보다 낮은 속도의 저속 항공기는 일반적으로 많은 직선 날개를 사용합니다. 속도가 음속에 가까워 질 수 없기 때문에 어차피 충격파를 계산할 필요가 없습니다. 오히려 느린 속도에서도 충분한 양력을 생성하는 것이 더 중요합니다. 이것은 날개의 전체 끝이 비행 방향에 수직이기 때문에 가능합니다.

그렇다면이 시점에서 그러한 질문을 할 가치가 있습니다. 전방 날개 항공기, 즉 날개가 전방으로 기울어 진 항공기가 왜 그렇게 드문가요? 전진익의 특징은? 1997 년 첫 비행을 한 러시아 수호이의 전진 기인 Su-47 Berkut (Golden Eagle)이 답을 줄 수있다.

고속 비행 및 저속 고속 공격 각 비행에서 높은 안정성을 가진 전진 날개

사실 Su-47이 유일한 전진익 항공기는 아닙니다. 전방 날개 항공기는 꽤 오랫동안 연구되었습니다. 1930 년대에 소련 연구원 Velyaev는 전방 날개 글라이더를 만들었습니다. 이후 전진익에 대한 연구는 각국에서 꾸준히 진행되고있다. 물론 전진익 항공기의 대부분은 실험적이지만 실제로 적용된 항공기가 몇 개 있습니다. 특히 군용기를 보면 제 2 차 세계 대전 당시 일본군이 사용하던 Ki-43이 유일하게 실용적 전진 기라는 비판을 받고있다. Joo의 어드밴스 앵글이 너무 약해서 반쯤 농담입니다.

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그렇다면 전진익의 특징은? 후퇴 날개의 단점을 보완하도록 설계되었습니다. 고속으로 비행 할 때 후퇴하는 날개는 공기가 똑바로 흐르는 것을 허용하지 않고 날개 외부로 빠져 나가는 경향이 있습니다. 이 경우 날개 내부에 충분한 양력이 생성되지 않습니다. 심한 경우, 공기 흐름이 날개 바깥 쪽 부분에서 꼬여서 이른바 날개 끝 실속이 발생합니다. 스톨 (Stall)은 날개 표면을 통해 흐르는 기류가 날개 상면에서 분리되어 양력을 줄이고 항력을 증가시켜 비행이 유지되는 것을 방해하는 현상입니다. 실속의 원인이되는 기체가 좌우로 흔들려 조종하기 어렵고 심한 경우 추락이 발생할 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 개발 된 제품은 전진익입니다. 전방 날개가 전방 각도에 있기 때문에 공기 흐름은 자연스럽게 외부에서 내부로 흐릅니다. 그런 다음 날개 내부에 충분한 양력이 생성되어 날개 끝 실속을 줄이고 고속 비행 중에 충분한 안정성을 유지합니다. 또한 속도가 낮고 받음각 (비행 방향과 기수 방향이 이루는 각도)이 매우 높은 경우에도 에일러론 (주익 후면의 제어면)을 효과적으로 제어 할 수 있습니다. 따라서 에일러론 측과 날개의 나머지 부분의 기류가 분리 된 경우에도 기체의 기동성을 유지할 수 있습니다. 이것은 매우 높은 기동성이 필요한 항공기, 즉 전투기에 이상적인 기능입니다.

그 외에도 전진익은 장점이 많다. 여기에는 동일 지역 후퇴 날개에 비해 더 높은 리프트 비율, 아음속 속도에서 더 긴 범위, 더 높은 안정성 및 회전 방지 성능, 더 낮은 최소 비행 속도, 더 짧은 이착륙 거리가 포함됩니다.

이론적으로는 탁월하지만 실제로 적용하기에는 많은 문제가 있습니다.

그러나 전진익도 상당한 문제가있다. 전진익의 장점 인 높은 기동성은 조종사의 작은 조작이나 작은 외력만으로는 바람직하지 않을 정도로 기체의 자세를 변경할 수 있음을 의미합니다. 따라서 안정적인 자세 제어를 위해서는 플라이 바이 와이어 (fly-by-wire) 시스템과 같은 컴퓨터가 지원하는 첨단 전자 비행 제어 시스템이 필수적이다. 또한 공기가 날개 내부로 유입되면서 심한 스트레스로 인해 날개가 안쪽으로 휘어 질 수 있습니다. 이를 방지하려면 날개의 강도를 높여야합니다. 일반적인 금속 재질만으로 날개의 강도를 높이면 너무 무거워 져 전방 날개의 장점을 훼손 할 수 있습니다.

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따라서 금속보다 가볍고 응력에 강한 고가의 소재 인 복합 소재의 사용이 필요하다. 제조 비용이 증가하면 실용성이 떨어질 수 있습니다. 합성 날개는 무적이 아닙니다. 이것 역시 과도한 스트레스를 받으면 깨질 수 있습니다. 금속 날개와 달리 구조를 새 것으로 교체하는 것 외에는 답이 없습니다. 그렇기 때문에 유지 관리 비용도 높습니다. 전방 윙의 단점은 긴 연속 회전 중에 후퇴 윙보다 속도가 더 빠르다는 것입니다. Su-47은 제조업체에서 마하 2 이상을 재생할 수 있다고 광고했지만 마하 1.65 이상을 치는 것은 관찰되지 않았습니다.

또한 전진익이 21 세기 군용기의 필수 성능이라고 할 수있는 스텔스를 만들기도 어렵다. 기존 스텔스 기는 동체, 주익, 꼬리 날개 끝의 각도를 동일하게 유지하고 적 레이더 파동 수신기에 도달하기 어려운 각도로 적이 전송 한 레이더 파를 반사 할 수있다. 그러나 주익 만 전진하는 전방 익 항공기에서는 본질적으로 불가능합니다. Su-47도 은밀하지 않습니다.

전진 날개와 추력 편향 노즐 엔진이 장착 된 Su-47은 많은 비행에서 엄청난 기동성을 보여주었습니다. 120 도의 공격 각에서도 비행 제어가 가능했습니다. 일반인뿐만 아니라 항공 전문가들의 찬사를 받았습니다. Su-47에 적용된 몇 가지 새로운 기술과 비행 테스트에서 축적 된 데이터는 나중에 러시아 전투기 개발에 중요하게 사용되었습니다. 하지만 전진익은 러시아 차세대 전투기 인 수호이 Su-57 PAK PA에 채택되지 않은만큼 많은 양이다. 미국의 전방 익 시험기 인 X-29의 경우에서 알 수 있듯이 전투기 분야에서 양산기로 전방 익 항공기를 배치하는 것이 어려웠던 것으로 추정된다.

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