curlyapple luckystrike

때늦은 감이 있지만 스페이스헐크를 입수했다.
영국사는 친구집으로 배송을 시켜놓고 친구 귀국을 기다리는 형국이었으니 (...)
미니어처의 품질은 듣던대로 좋다.

이제 이녀석들을 만들어줘야겠구나 ;ㅁ;

미그기와 워호크의 중간적인 맛이 나는 이 비행기는 1970년대 미국이 테스트한 실험기 중 하나이다.
날개의 양력을 올리는 방법은 여러가지가 있을 수 있다.
일단 양력 식을 먼저 참고하자.

L = Cl * A * .5 * r * V^2

양력을 올리기 위해서는 Cl, 즉 양력계수를 올리는 방법이 있고 이는 익형을 잘 만드는 걸로 달성이 가능하다.
아니면 A, 날개면적을 늘리거나 V, 속도를 올리면 된다.
r은 공기의 밀도이므로... 로컬하게 컨덴세이션을 발생시켜 양력을 발생시키는 외계기술은 아직 없는걸로 알고있다.

속도를 단순히 엔진파워를 올려서 순항속도를 올리는 방법도 있겠지만
이녀석은 색다른 길을 택했다.
날개 주변의 유동만 빠르게 하자는 것.

이런 방식은 사실 프로펠러기에서는 종종 쓰이는 방식으로
날개에 엔진을 장착한 프롭기의 경우 프로펠러 후류가 날개를 통과하며 가속되어
양력을 올리는 효과를 노리기도 한다.


하지만 이 녀석은 제트엔진으로 같은 효과를 얻기 위해
자비심없이 날개 전체 면적의 70%를 제트분사구로 덮어버렸다.
이를 위해 JT15D-1 터보팬 엔진을 장착하고
엔진의 배기를 덕트로 두 갈래로 나눈 뒤 이를 날개 위로 분사하도록 했다.
이렇게 하면 날개 후류의 유동박리도 막고 속도도 올라가니 양력도 늘고
이에 따라 날개면적도 줄일 수 있었다.


당연한 얘기겠지만 날개가 작아도 되는 이 비행기는 해군의 관심을 끌었고 (...)
실제 테스트에서도 착륙거리가 300피트정도밖에 안되었기때문에 항모용으로 쓰일수도 있었다.

이 비행기는 비행시에 굉장히 조용했다고 알려져있으며
연료를 넣을 공간이 부족해서 항속시간은 40분밖에 되지 않았다고 한다.

얼마전 주문했던 타우테트라가 오늘 도착했다.
익스프레스로 주문변경했으나 실수로 일반에어메일로 보내주고 15파운드를 환불해줬다거나
카드번호를 잘못적는 바람에 승인거부당해서 전화로 카드번호를 다시 불러줬다거나 하는
사소한-_-트러블들이 있긴 했지만 도착했다.

그런데 막상 뚜껑을 열어보니 부품몇개가 없다.
엔진 인테이크는 오른쪽 부품만 세개가 들어있고 왼쪽파트는 하나밖에 없다거나
뒷자석 파츠는 두개 있어야하지만 두개 다 없다거나 (....)

그래서 방금 전화했는데 썸머타임이 끝난걸 잊고 있었다.  아차...;
다시 걸어서 이들의 서비스정신을 확인해봐야겠지만
간만에 전화통으로 영어로 지랄지랄하면서 클레임을 걸어야할거같다.

두고보자 포지월드 AS부품은 꼭 UPS로 쏘게 하겠어.

Aftermath

은근히 순순히 보내준다고 해서 (...)
UPS는 아니지만 암튼 잃어버린 부분들을 보내준다고 하니 기다려봐야겠다.

Super Critical Airfoil은 음속근처에서의 항력을 줄이기 위해 등장한 컨셉이다.
1960년대 나사 랭리에서 연구가 진행되었고 풍동테스트를 마쳤다.

SCA는 일반적인 익형에 비해 위쪽이 평평하고 아래쪽은 더 볼록한 디자인이다.
이러한 디자인은 음속근처에서 발생하는 충격파를 완만하게 만들어 항력을 감소시키는 효과가 있다.


위 다이어그램이 SCA의 효과(...)를 설명하는 그림이다.
일반적인 익형은 leading edge에서 가속된 흐름에 충격파가 생기고
후류에서는 유동박리가 일어나 항력이 증가하는 것을 볼 수 있다.
반면 SCA는 완반하게 충격파가 분포하고 유동박리가 일어나지 않게 된다.

이것을 실제로 비행테스트를 하기 위해 F-8이 선정되었다.
F-8이 선정된 이유는 날개교체가 쉽다는 점, 최고속도가 마하1.7인 점, 랜딩기어가 수납가능한 점이었다.

실제 비행실험 결과 이 날개의 사용으로 천음속영역의 효율이 15% 증가함을 확인하였고
실제 민항기에 사용할 경우 2.5%의 이윤증가가 예측되었다.

이후 이 익형 기술은 AV-8 해리어와 보잉777등에 사용되었다.

SR-71에 관련된 논문이 있나 뒤지다가 찾은 나사 드라이덴의 실험보고서.
이 실험의 목적은 비행중인 SR-71의 소닉붐을 측정해서 고속 비행체의 복잡한 충격파 양상을 측정하는 것이다.
지상에서의 테스트는 많이 이루어지고 있었지만
실제 비행하는 상태에서의 충격파 데이터는 매우 제한되어 있었다.

아무래도 초음속 항속을 지속적으로 할 녀석은 SR-71밖에 없으니 (...)
당연하다면 당연한 기종선택.


이 측정을 위해 F-16XL을 압력센서(...)로 사용했다.
실험의 아이디어는 간단한데 SR-71이 고고도에서 소닉붐을 발생시키며 비행을 하면
밑에서 비행하는 F-16XL이 데이터를 긁어모은다 (....)
그리고 훨씬 저고도에 위치한 YO-3A는 음향데이터를 수집한다.

모든 센서(...)들에는 GPS를 장착시켜 위치파악과 시간을 싱크로시킨다.

t소닉붐 데이터는 대충 저렇게 생겼다.
갑자가 압력이 튀는 부분들이 각각 충격파가 되겠다.
제일 앞쪽이 Bow shock이고 순서대로 Canopy Shock, Inlet Shock 그리고 Tail Shock이 되겠다.
테스트한 마하수는 1.25와1.48이다.

이 실험으로 얻은 주요 데이터는 고도에 따른 각각의 shock의 강도와 위치변화가 되겠다.
고도차가 커질수록 테일샥은 앞으로 이동하고, 인렛과 캐노피샥은 앞쪽으로 이동한다.
전체적인 샥의 강도는 줄어들고 하나의 커브로 수렴하는 경향이 나타나며
이러한 경향은 두 마하수에서 동일하게 나타난다.

아무튼 (...) 비행기를 압력센서로 써서 충격파 측정하는 아이디어에 놀랐다.

마하3까지 비행가능한 SR-71에는 J58엔진이 탑재되었다.
그런데 일반적인 터보젯 엔진의 경우 엔진에 유입되는 흐름이 아음속이 되어야한다.
초음속 유동이 그대로 팬에 들어갈 경우 (...) 생각하고 싶지 않은 일이 벌어질 터.

대개의 경우 초음속 비행을 위해서는 인테이크에서 흐름을 감속시켜 엔진에 공기를 공급한다.
블랙버드의 경우엔 엔진 앞의 뾰족한 노즈콘이 그 역할을 해준다.
노즈콘에서 발생한 충격파를 통과한 흐름은 아음속으로 감속되어 인테이크 안으로 들어갈 수 있는것.

그런데 이 엔진은 여기서 끝나지 않는다. (....)


이것은 SR-71의 비행속도 별 엔진 내부의 유동흐름을 보여주는 그림이다.
크게 보면 아음속/초음속 으로 나눠볼 수 있다.
아음속 영역에서는 노즈콘의 역할이 필요없다.
엔진에 필요한 만큼의 공기가 공급되고 나면 나머지 흐름은 블리드를 통해 빠져나가게 되고
바이패스 도어는 모두 닫힌다.

그런데 초음속 영역이 되면 바이패스 도어를 모두 열게 된다.
흐름의 중심은 엔진으로 들어가고 나머지 흐름은 감속된 채로 엔진 주변을 타고 흘러간다.
여기까지는 일반적인 바이패스 개념으로 볼 수 있지만
터보젯 엔진 후류와 바이패스된 유동이 만나서 노즐밖으로 나가게 된다.
이 부분이 바로 램젯의 연소실 역할을 하게 되는것 (...)

그래서 이 엔진은 터보램젯이라고 부른다.
내부 바이패스 유동이 아음속이고 램압력으로 압축되어있으니까 램엔진 맞다.
다만 연소실 역할을 터보젯엔진이 해줄 뿐.

이렇게 얻어진 추력은 엔진 한기당 32500파운드.
아름답지 아니한가.

어제 친구들과 기네스를 잔에 따라먹다가 나온 얘기라서 포스팅.

기네스맥주는 역시 잔에 따라먹어야 제맛인데,
대개의 맥주와는 다르게 기네스에서는 거품이 아래로 가라앉는듯한 모습을 볼 수 있다.
(위 동영상 참고)

이러한 이유에 대해서 유체역학자들이 많은 연구...까진 아니고 분석을 해둔 것이 있다.
에딘버러대학의 Andy Alexander와 스탠포드의 Dick Zare가 실험적으로 밝힌 메카니즘은 이렇다.

1.  처음 글라스에 기네스를 따르면 센터에서 거품이 올라온다. 
글라스 표면에서는 항력이 작용하므로 주된 흐름은 컵 중앙에서 발생한다.

2. 상층부에 도달한 거품은 테두리로 퍼져나간다.

3. 뒤에서 계속해서 흐름이 밀고 들어오므로 테두리로 몰린 거품은 아래로 밀려나기 시작한다.

4.  아래까지 밀려난 거품은 다시 가운데의 주된 흐름을 타고 올라온다.

5. 이 사이클이 모멘텀을 모두 잃고 정상상태가 될때까지 반복된다.

간단히 설명하자면 이런 모양새.
(출처는 이곳)


그러면 다른 맥주와 기네스의 거품이 왜 다르냐.
그 비밀은 거품의 크기와 거품의 성분이다. 
기네스의 거품은 크기가 매우 작아서 유체의 흐름을 타기쉽다. 
반면에 거품이 크면 그 자신의 부력에 의해 상승하는 힘이 주로 작용하게 된다.

또한 일반적인 맥주의 거품은 이산화탄소인데에 반해 기네스의 거품은 질소로 되어있다.
이산화탄소는 물에 잘 녹기 때문에 기포가 발생하면 맥주 안에서 기포가 성장하게 된다.
반면 질소는 물에 녹지 않기 때문에 기포들이 성장하지 않게 되는것.

이 연구결과(...)를 보고 호주의 Md Nurul Hasan Khan은 기네스 맥주의 물성과
기포의 평균크기를 대입해 수치해석을 감행, 해석결과가 실험과 일치함을 보였다.

그러면 이 현상에 대한 FAQ 번역한 것을 정리해보자.

1.  잔에 따르는 방법이 중요한가?

이 현상은 따르는 방법과 크게 상관이 없다.  어쨌거나 위로 circulation이 발생하는 것이 중요하다. 
다만 거품이 안생기게 따르면 볼 수 없다 (....)

2. 컵의 모양이 상관있나?

상관없다.

3.  점성이 상관이 있나?

점성효과가 커지면 거품의 속도가 감소할 것이다.

4.  실험을 위한 맥주는 어떻게 공급했나?

기네스가 연구를 지원했다 (....)  기네스 특유의 widget도 제공했다.
위젯은 거품이 잘 생기게 기네스를 부어주는 장치.

이어지는 내용

이어지는 내용

11월 7일에 열릴 예정인 과밸 세미나에 발표를 하게 되었습니다.
일단은 가스터빈 엔진에 대한 간단한 소개와 제가 개발중인 엔진에 대한 소개 정도를 생각하고 있습니다만.

평소에 항공기 엔진쪽에 궁금했던 내용이 있으신 분은 리플달아주시면 반영하겠습니다.
리플달아놓으시고 세미나장에 안오시면 원망할거에요.