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[이 단락 편집] 프로펠러 항공기의 기본 이해

프로펠러 비행기 (propeller airplane) 는 공기 프로펠러로 엔진의 전력을 추진력으로 바꾸는 비행기를 말한다.

첫 번째 비행기가 탄생한 때부터 제 2 차 세계대전이 끝날 때까지 거의 모든 비행기가 프로펠러 비행기였다. 현대비행기에서는 초음속 비행기와 고아음속 간선 여객기 외에 프로펠러 비행기가 여전히 중요한 위치를 차지하고 있다. 지선 여객기와 대부분의 범용 항공에 사용되는 비행기의 * * * 같은 특징은 비행기의 무게와 크기가 크지 않고, 비행 속도가 작고 고도가 낮으며, 저속과 이착륙 성능이 우수하다는 것이다. 프로펠러 항공기는 이러한 요구 사항에 더 잘 적응할 수 있습니다.

[이 단락 편집] 프로펠러 항공기의 기본 분류

프로펠러 비행기는 엔진 유형에 따라 피스톤 프로펠러 비행기와 터빈 프로펠러 비행기로 나뉜다. 인력 비행기와 태양열 비행기는 보통 프로펠러로 추진되며 프로펠러 비행기의 범위에 속한다. 터빈 프로펠러 엔진의 전력 중량비는 피스톤 엔진보다 2 ~ 3 배 크며, 같은 무게로 더 큰 전력을 제공할 수 있습니다. 연료 소비율은 속도가 높을 때 피스톤 엔진보다 작고, 가격이 낮은 등유를 사용할 수 있습니다. 따라서 600 ~ 800km/시간 속도 범위 내에 있는 여객기, 수송기 등은 대부분 프로펠러 비행기입니다.

프로펠러와 엔진의 상대적 위치에 따라 당김식 프로펠러 비행기와 추진식 프로펠러 비행기로 나뉜다. 전자의 프로펠러는 엔진 앞에 장착되어 있고, "당기기" 는 엔진을 타고 전진한다. 후자의 프로펠러는 엔진에 장착된 후 엔진을 밀고 전진한다. 초기 비행기 중 많은 것들이 추진식이었는데, 이런 타입의 단점이 많았고 프로펠러 효율은 풀링만큼 높지 않았다. 프로펠러를 당기기 전에는 엔진 단석의 차단이 없었기 때문이다. 또한 추진식 프로펠러 비행기에서는 엔진과 프로펠러의 적절한 위치, 특히 기체에 장착하기가 더 어렵다. 반대로, 프로펠러 비행기를 당기는 경우, 엔진이 기체의 머리나 날개 짧은 선실 앞에 장착되는 것이 편리하다. (윌리엄 셰익스피어, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러) 날개에 장착될 때 프로펠러 뒤의 고속 기류는 날개 리프트를 늘리고 비행기의 이륙 성능을 향상시키는 데도 사용할 수 있기 때문에, 당김식 비행기가 지배권을 차지하고 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 날개명언) 몇몇 대형 항공기와 수상 비행기에서는 엔진이 8 ~ 12 대 이상, 엔진 앞뒤를 단석에 꿰어 흡입과 추진의 혼합형을 형성한다.

[이 단락 편집] 프로펠러 항공기의 구조적 특징

프로펠러 비행기의 구조는 비교적 복잡하다. 회전 속도를 낮추고 프로펠러 효율을 높이기 위해 대부분의 엔진에는 감속기가 장착되어 있다. 이런 비행기의 엔진에는 미끄럼틀 라디에이터가 장착되어 있다. 수냉식 피스톤 엔진에는 냉각수 라디에이터도 장착되어 있습니다. 노허브와 엔진 모두 유선형 하우징이 있어 저항을 줄인다. 기체 앞의 엔진과 프로펠러는 종종 조종사의 시선에 영향을 주며, 개별 비행기는 조종석 아래에 엔진을 배치하고 미국의 P-39 전투기와 같은 기수의 프로펠러에 긴 축을 연결합니다. 일부 비행기는 조종석을 날개 한쪽에 편향시켜 전방의 시선을 개선하고 독일의 BV-141 비행기와 같은 특수한 비대칭 비행기가 된다. 머리에 기관총이 장착된 당김 전투기는 회전하는 프로펠러 블레이드 중간에서 총알이 발사되도록 조정 기구를 사용해야 한다. 어떤 비행기는 기관포를 프로펠러 축 안에 장착하고, 포탄은 노축 안의 포관에서 발사한다. 프로펠러가 회전할 때 반작용 토크가 발생합니다. 고전력 엔진의 비행기는 일반적으로 큰 수직 꼬리날개나 수직 꼬리날개에서 생성된 모멘트를 사용하여 균형을 맞추거나, 소련의 앤 22 항공기와 같은 반작용 토크를 상쇄하기 위해 역회전 동축 프로펠러를 사용할 수 있습니다.

현대의 프로펠러 비행기는 노엽각을 조절할 수 있는 변거리 프로펠러를 많이 사용하는데, 이 프로펠러는 비행 요구에 따라 노엽각을 조절하여 프로펠러의 생산성을 높일 수 있다.

프로펠러가 회전할 때 노뿌리와 노끝의 원주 속도가 다르기 때문에 노엽의 각 부분을 최적의 공기동력 상태로 유지하기 위해 노뿌리의 노엽각을 가장 크게 설계해 차례로 줄이고, 노끝의 노엽각 최소 작동 상태의 노잎은 매달린 대들보 지구력 태세이며, 노뿌리의 강도를 높이기 위해 노뿌리의 단면적 설계가 가장 크다.

비행기 한 대의 노잎 수는 엔진의 전력에 따라 2 잎, 3 잎, 4 엽, 5 잎, 6 엽이 있다. 비행기의 머리에 장착된 프로펠러는 견인식 프로펠러, 비행기 뒤쪽에 장착된 프로펠러는 추진력식 프로펠러, 견인식 프로펠러와 추진력식 프로펠러가 모두 장착된 비행기입니다.

[이 단락 편집] 프로펠러 항공기의 발전과 진화

초기 비행기는 대부분 노엽각을 사용하여 변하지 않는 프로펠러를 고정시켰는데, 그 구조는 간단하지만 비행 속도의 변화에 적응할 수 없었다. 비행 속도가 200km/보다 크면 프로펠러의 효율을 높이기 위해 프로펠러에서 노를 젓는 것이 필요하다. 그러나 이 프로펠러는 구조가 복잡하고 비용이 많이 들기 때문에 속도가 높고 전력이 큰 비행기에만 쓰인다.

제 2 차 세계대전 이전의 비행기는 기본적으로 피스톤 엔진을 동력장치로 사용하여 프로펠러를 구동하는 것이다. 근대에는 터빈 제트 엔진을 기초로 터빈 프로펠러 엔진과 터빈 패들 엔진이 개발되었다. 이 두 개의 엔진으로 프로펠러를 구동하면 프로펠러의 생산성이 크게 향상되고 비행기의 성능도 향상됩니다.

제 2 차 세계대전에서 비행기의 고공 성능을 더욱 향상시키기 위해 일부 비행기에는 배기가스 터빈 증압기가 장착되어 있어 배기가스를 이용해 미국 B-24, P-47 등 항공기의 압력을 증가시켰다. 1970 년대 후반, 일부 범용 항공기의 비행기도 배기가스 터빈 증압기를 이용하여 비행 성능을 높였다.

[이 단락 편집] 프로펠러 항공기의 작동 방식

비행기의 프로펠러는 엔진 구동 하에서 고속으로 회전하여 견인력을 발생시켜 비행기를 끌어당겨 앞으로 비행한다. 이것은 사람들의 상식이다. 하지만 프로펠러의 견인력은 프로펠러가 회전할 때 노엽이 앞의 공기를 흡입하여 뒷줄로 향하게 하고, 기류의 반작용력으로 비행기를 앞으로 끌어당기는 것은 옳지 않다고 생각하는 사람들도 있다. (윌리엄 셰익스피어, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러, 프로펠러)

그렇다면 비행기의 프로펠러는 어떻게 당기는가? 자세히 살펴보면 비행기의 프로펠러 구조가 특이하다는 것을 알 수 있다. 그림과 같이 단일 노엽은 가늘고 비틀어진 날개 잎이고, 노엽의 비틀림각 (노엽각) 은 비행기 날개의 영각과 맞먹는다. 그러나 노엽각은 노끝과 회전평면이 평행하게 노뿌리로 변하는 비틀림각이다.

노엽의 단면 모양은 날개의 단면 모양과 매우 유사하다. 앞 노면은 날개의 윗익면에 해당하며 곡률이 크고 뒤 노면은 하익면에 해당한다. 곡률은 거의 평평하다. 각 노엽의 앞 가장자리는 엔진 출력축의 회전 방향과 일치하므로 비행기 프로펠러는 수직으로 설치된 날개 한 쌍과 같다.

노잎이 고속으로 회전할 때 동시에 두 개의 힘을 생성하는데, 하나는 노엽을 잡아당겨 앞으로 나아가는 공기동력이고, 다른 하나는 노엽의 비틀어진 각도에서 공기를 뒤로 밀어내는 반작용력이다.

노잎 프로필에서 노엽의 공기동력이 어떻게 생성되는지 알 수 있다. 앞 노면과 뒤 노면의 곡률이 다르기 때문에 노잎이 회전할 때 기류는 곡률이 큰 앞 노면에 대한 압력이 적고, 곡선에 가까운 뒤 노면에 대한 압력이 강하기 때문에 앞, 뒤 노면의 압력차가 형성되어 앞, 앞, 앞, 앞, 뒤, 앞, 뒤, 앞, 뒤, 뒤, 뒤, 뒤, 뒤, 뒤, 뒤, 뒤, 뒤

비행기를 당기는 또 다른 힘은 노잎 비틀림이 공기를 뒤로 밀면서 생기는 반작용력에서 나온 것이다. 노엽과 엔진 축은 직각으로 장착되며, 노잎이 회전할 때 노잎 비틀림각으로 전방의 공기를 들이마시고 흡입한 공기에 뒤로 밀는 힘을 더한다. 이와 동시에 기류도 노엽에 반작용력을 주는데, 이 반작용력도 비행기를 끌어당겨 앞으로 비행하는 동력이다.

노잎 이형 표면에 의해 생성된 공기동력과 노잎 비틀림이 공기를 뒤로 밀면서 생기는 반작용력은 동시에 발생하는데, 이 두 힘의 합력은 비행기를 끌어당겨 앞으로 비행하는 총 공기동력이다.

[이 단락 편집] 프로펠러 비행기의 세 가지 효과

세차 운동, 슬라이딩 흐름 비틀림, 프로펠러 반응. 만약 여러 개의 프로펠러 비행기가 다발된다면, 당기기 비대칭이 나타날 수도 있다.

고정익 비행기의 균형은 지면에서 주로 프로펠러의 미끄럼틀 비틀림에 의해 작용하며, 비행 중에 프로펠러의 비틀림 기류가 비행기의 수직 꼬리날개 쪽에 부딪힐 때 비행기의 방향 편향을 일으킬 수 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 날개명언)

프로펠러가 오른쪽으로 회전하는 경우 비틀림 공기 흐름의 위쪽이 왼쪽에서 오른쪽으로 비틀어져 왼쪽에서 수직 꼬리날개에 작용하여 꼬리날개에 오른쪽 공기 동력이 생기고 비행기의 무게 중심에 왼쪽 편향 모멘트, 즉 기수가 왼쪽으로 편향됩니다. 프로펠러의 회전 속도가 클수록 비틀림 기류가 비행기의 방향 편향에 미치는 영향이 더욱 두드러진다. 따라서 지면이 이륙할 때 오른쪽 방향타 보정 방향에 도달한다. 공중은 비행기 자체의 속도가 높아져 미끄럼틀 작용이 약해져서 방향타로 평평하게 하면 된다.

[이 단락 편집] 터빈 프로펠러 항공기

속도가 700km/보다 낮을 경우 공기 프로펠러 추진 효율이 높다. 속도는 계속 증가하고 추진 효율은 급격히 떨어졌습니다. 동시에 비행기에 필요한 전력은 속도의 3 제곱에 비례하여 증가하는데, 피스톤 엔진은 기술적 제한으로 인해 작고 가벼우며 전력이 큰 엔진을 제공할 수 없다. 터빈 프로펠러 엔진의 동력 무게는 피스톤 엔진보다 2 ~ 3 배 크며, 같은 무게로 더 큰 전력을 제공할 수 있으며, 엔진 단면면적이 작고, 연료 소비율은 속도가 높을 때 피스톤 엔진보다 작고, 가격이 낮은 등유를 사용하기 때문에 600 ~ 800km/시간 속도 범위 내에 있는 여객기, 수송기, 해안 순찰기, 반잠수기는 대부분 터빈 프로펠러이다 속도를 더욱 높이고 연료 소비율을 낮추기 위해 미국은 1970 년대에 8 ~ 10 개의 후획이 있는 얇은 단면 노엽을 사용하여 공기역학 각도에서 노허브와 엔진 단석을 일체화하여 저항과 소음을 최소화할 수 있는 첨단 터빈 프로펠러 시스템을 제시했다. 이런 추진 장치는 비행기의 속도를 마하 수 0.8 로 만들어 일반 터빈 팬 엔진이 장착된 비행기보다 30 ~ 40% 의 기름을 절약할 수 있다. 고속 프로펠러 비행기는 터빈 제트기보다 연료를 절약하여 연구 실험 단계에 있다.