비행기가 이착륙할 때 플랩을 열어야 하는 이유는 무엇인가요?

1. 플랩의 비밀은 양력을 높이는 것입니다.

날개의 기능은 항공기가 하늘로 날아갈 수 있을 만큼 충분한 양력을 생성하는 것입니다. 날개가 전체라면 최대 양력이 결정되며 날개 면적, 익형 모양 및 종횡비가 결정되면 변경되지 않습니다. 항공기의 총 중량이 50톤이라면 날개는 490kN 이상의 양력을 생성해야 비행할 수 있습니다. 우리는 날개 면적이 클수록 속도가 빨라지고 양력도 커진다는 것을 알고 있습니다. 즉, 양력이 일정하면 날개 면적이 클수록 이륙 속도가 작아질 수 있고, 이륙 속도가 클수록 날개 면적이 작아질 수 있습니다. 따라서 이 50톤 항공기를 하늘로 띄우기 위해 우리는 두 가지 방법을 채택할 수 있습니다. 하나는 더 작은 날개를 사용하고 이륙 속도를 높여 양력이 490kN을 초과하도록 하는 것입니다. -상대적으로 높은 오프 속도 낮은 값에서는 넓은 면적의 날개를 사용하여 490kN 이상의 양력을 생성합니다.

이 두 가지 방법이 가능할까요? 첫 번째 방법은 항공기의 날개 면적이 더 작고 구조적 무게도 가볍다는 점은 장점이지만, 한편으로는 높은 이륙 속도가 매우 불리합니다. , 공항이 필요합니다. 활주로가 매우 길어서 매우 비경제적이며 항공모함 항공기에 더욱 해롭습니다. 반면에 빠른 회전 속도는 안전에 큰 위협이 됩니다. 두 번째 방법은 이륙 속도가 낮아 활주 거리를 단축하는데 유리하지만, 이륙 후 항공기의 속도가 빨라지면 날개가 커서 부담이 될 뿐만 아니라 하중도 크게 줄어든다. 그러나 이로 인해 항력이 급격히 증가하고 항공기의 오일 소비량이 크게 증가합니다. 저속에서는 낮은 양력, 고속에서는 높은 항력의 문제를 항공기의 고속-저속 모순이라고 합니다. 이 문제를 해결하는 방법은 플랩에 따라 다릅니다.

플랩의 주요 기능 중 하나는 이러한 모순을 조정하는 것입니다. 크고 무거운 날개가 필요하지 않지만 낮은 이륙 및 착륙 속도에서도 충분한 양력을 생성할 수 있으므로 하중, 속도가 향상됩니다. , 저항과 연료 소비가 종합적으로 최적화됩니다. 날개 전체를 설계하는 것은 큰 적재 용량, 낮은 이륙 및 착륙 속도, 낮은 항력 및 낮은 연료 소비라는 요구 사항을 동시에 충족할 수 없습니다. 플랩의 특정 기능은 이착륙과 같은 저속 단계에서 항공기의 양력을 크게 증가시키는 것이므로 총칭하여 양력 증가 장치라고 합니다.

플랩이 양력을 증가시킬 수 있는 이유는 무엇입니까? 속도가 일정할 때 양력을 높이는 방법에는 크게 4가지가 있습니다. 하나는 날개 단면 모양을 변경하고 에어포일 캠버를 늘리는 것입니다. 세 번째는 층류를 최대한 유지하는 것이고, 네 번째는 날개 주변의 공기 흐름에 제트 기류를 추가하는 것입니다. 플랩은 익형 캠버를 변경하고 날개 면적을 늘리며 층류를 유지함으로써 양력을 증가시킵니다.

2. 항공기 플랩에는 다양한 스타일이 있습니다.

플랩의 개념은 매우 일찍 나타났습니다. 제1차 세계 대전 이전에는 항공기 속도의 증가로 인해 항공기가 저속에서 충분한 양력을 생성해야 했기 때문에 누군가 가장 간단한 후연 플랩을 실험하기 시작했습니다.

비행기에 플랩이 필요한 이유는 무엇인가요?

간단한 플랩은 날개 뒷부분의 일부입니다. 구부러질 수 있어 날개의 캠버가 변경되고 양력이 증가합니다. 곧 깨진 플랩이 나타났습니다. 낮추면 한편으로는 에어포일을 구부릴 수 있고, 다른 한편으로는 날개의 후미에 낮은 압력을 형성할 수 있으며 두 가지 효과는 양력을 증가시키는 것입니다. 일반적으로 분할 플랩은 양력 계수를 75%에서 85%까지 증가시킬 수 있습니다. 동시에 분할 플랩은 저항을 증가시켜 항공기의 안전하고 느린 착륙에 도움이 됩니다.

1920년대 영국의 유명한 디자이너 핸들리 페이지(Handley Page)와 독일의 공기 역학자 라흐만(Lachmann)이 슬롯형 플랩을 발명했습니다. 날개의 뒷부분에 부착된 하나 또는 여러 개의 가동 날개입니다. 평상시에는 날개와 통합되어 있으며 항공기가 이륙하거나 착륙할 때 내릴 수 있습니다. 플랩은 날개의 면적을 늘리고 날개의 곡률을 변경하며 하나 또는 여러 개의 틈을 만들 수도 있습니다. 면적을 늘리면 양력이 증가하여 하부면의 기류가 틈새를 통해 상부면으로 흐르게 되어 상부면의 기류 속도를 증가시켜 넓은 범위에 걸쳐 층류를 증가시킬 수 있습니다. 들어 올려 실속 발생을 줄입니다. 슬롯 플랩은 매우 중요한 플랩 유형입니다. 일반적으로 하나의 스트립으로 항공기의 앞쪽 가장자리에 장착할 수도 있습니다. 현재 대형 항공기, 특히 여객기에는 이중 슬릿 또는 3슬릿 플랩이 장착되어 있어 양력 계수를 85%~95%까지 높일 수 있으며 그 효과는 매우 중요합니다.

또한 매우 일반적인 두 가지 유형의 플랩이 있는데, 하나는 풀러 플랩이고 다른 하나는 크루거 플랩입니다.

풀러 플랩은 날개의 후미에 설치된 움직이는 날개 표면으로, 일반적으로 날개의 아래쪽 표면에 가깝습니다. 사용 시 플랩은 날개 하단 표면에 설치된 슬라이드 레일을 따라 후퇴하는 동시에 아래쪽으로 휘어집니다. 풀러 플랩을 사용하면 날개 부분의 곡률이 증가하고 날개 면적이 크게 늘어납니다. 양력 증가 효과는 개별 대면적 풀러의 양력 계수를 85%에서 95%까지 높일 수 있습니다. 플랩은 최대 110%까지 증가할 수 있습니다. 이러한 종류의 플랩 구조는 상대적으로 복잡하며 주로 대형 및 중형 항공기에 사용되므로 이착륙 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.

크루거 플랩은 날개 앞쪽 가장자리에 있습니다. 그 모양은 날개의 앞쪽 가장자리 부분과 같습니다. 사용 시에는 유압식 액츄에이터를 사용해 크루거 플랩을 앞뒤로 확장해 익형 모양을 바꿀 뿐만 아니라 날개 면적도 늘려 양력 증가 효과도 더 좋다.

3. 항공기 플랩은 개발 중이다

플랩 개발은 끝나지 않았다. 위에서 소개한 플랩 장치는 비교적 성숙한 형태의 플랩 개념으로, 초기에 제안되었으나 아직까지 불완전한 것이 바로 제트플랩이다.

다양한 설계 옵션이 있으며 기본 아이디어는 엔진이나 고압 실린더에서 가스를 끌어와 날개나 플랩 표면을 향해 흡입하여 양력을 높이고 분리를 지연시키며 항력을 줄이고 실속 특성을 개선하는 것입니다. 제트 플랩은 매우 복잡하기 때문에 현재 Harrier 수직 이착륙 항공기, F-4 및 MiG-21 경전투기 등 소수의 항공기에서만 제트 플랩을 사용합니다. 실험적인 작업은 아직 진행 중입니다.