[Aerodynamics] Drag

항력 (Drag)

가. 정의

- 공기 중에서 항공기의 진행을 방해하는 힘

- 항공기의 형상적 특성, 공기흐름의 교란 또는 유도항력 발생으로 인해 발생

- Relative wind의 후방으로 작용

나. 종류

 

ⓐ Parasite Drag (유해항력) : 양력에는 관계하지 않고 항공기의 진행을 방해하는 모든 항력 (공기저항에 의한 항력)

종류	특성
Form Drag (형상항력)	물체의 형상에 의해 주변 공기흐름이 변화하여 발생하는 항력 물체를 통과할 때 갈라지는 공기 흐름이 통과 후 다시 만날 때 얼마나 빨리/부드럽게 만나느냐가 항력의 정도를 결정 (유선형 모양에 가까울수록 Form drag 감소)
Interference Drag (간섭항력)	공기흐름이 서로 교차할 때 소용돌이나 난류를 발생시켜 부드러운 공기흐름을 방해 특히, 두 면이 수직으로 만나는 지점에서 많이 발생 (이를 줄이기 위해 Fairing 등 설치)
Skin Friction Drag (마찰항력)	공기흐름이 물체의 표면 위를 지날 때, 접촉하는 공기가 표면의 거칠기나 유체 점섬, 돌출부위에 의해 교란되어 발생 Boundary Layer 내에서는 마찰항력의 영향을 받음

 

 

ⓑ Induced Drag (유도항력)

- 양력 생성에 의해 불가피하게 발생하는 항력 (Byproduct of Lift)

- 유한한 길이의 날개에서는 양력이 발생될 때 날개 끝에서 와류(Wingtip Vortex) 발생

-> 와류에 의해 생성된 Downwash로 인해 Relative wind의 방향이 아래로 기울어 짐

-> 이로 인해 Lift의 방향이 뒤로 기울어져 Lift의 손실이 생김 (Induced drag 발생)

- Ground Effect 구간 내에서는 날개 끝 와류의 영향이 감소하므로 Induced drag 또한 감소

 

ⓒ Wave Drag (조파항력)

- 고속의 흐름(천음속, 초음속)에서 발생하는 또 하나의 저항력

- 초음속 흐름에서 Airfoil은 압축파와 팽창파에 의해 좌우

- 여기서 작용하는 항력은 마찰이나 형상에 의한 항력이 아니며, 공기의 압축성 효과로 생기는 충격파에 의한 것

ⓓ Parasite Drag vs Induced Drag

- Parasite drag는 속도의 제곱에 비례

- Induced drag는 속도의 제곱에 반비례