충격파의 종류와 특성

목차

1. 충격파란?

2. 공기의 압축성
(1) 압축성 흐름
(2) 마하파
(3) 음속 비행

3. 충격파

4. 충격파의 종류
(1) 경사 충격파
(2) 수직 충격파
(3) 팽창파
(4) 부착 충격파
(5) 이탈 충격파

5. 날개의 충격파

6. 조파항력

본문내용

항공기에서 충격파는 유체 속을 음속보다 빠른 속도로 이동할 때 항공기기체의 형태에 의해 유체의 흐름이 급격하게 변화하게 되고 이로 인해 압력변화의 파면이 중첩되어 발생하는 것으로 충격파를 지나가게 되면 압력, 밀도, 속도 등이 급격히 증가하게 된다.
충격파는 공기의 압축성 흐름 때문에 생기는 것으로 화약의 폭발같이 짧은 시간에 공기가 압축되어 발생 하는데 항공기가 음속 또는 그보다 빠른 속도로 공기 속을 이동하게 되면 공기가 압축되는 효과가 발생하게 되어 충격파가 발생한다. 그렇기에 충격파를 이해하려면 공기의 압축성부터 이해해야 된다.

2. 공기의 압축성
(1) 압축성 흐름
평상시의 유체는 비압축성으로 항공기가 저속비행을 하여도 공기는 밀도가 일정한 비압축성 유체라고 본다. 하지만 비행기가 공중을 고속으로 비행하게 되면 저속 비행에서는 발생하지 않았던 현상들이 발생하게 된다. 이 현상들은 공기의 압축성에 의해 발생하는 것으로 공기의 압축성을 보여주는 것이다.
공기는 압력을 받으면 체적이 줄어들면서 밀도가 커지게 된다. 그리고 물체 주위를 흐르는 공기의 흐름이 빨라지면 공기의 밀도가 증가하게 되는데 이처럼 유체의 밀도가 변하는 성질을 압축성이라고 한다. 항공기의 비행 속도가 공기의 흐름 속도와 같은데 일반적으로 공기의 흐름이 100m/s이하로 흐르게 되면 5% 정도의 밀도가 증가하는 압축성 효과를 나타내지만 더 빠르게 흐를수록 밀도 변화는 더욱 커지게 된다. 그렇기 때문에 공기의 흐름이 100m/s이하로 흐르면 밀도 변화를 무시해도 되기 때문에 밀도는 일정하다고 간주하고 비압축성유체라고 한다. 하지만 공기의 흐름이 100m/s이상에서는 공기의 밀도 증가가 5%이상으로 매우 커지기 때문에 압축성 흐름이라고 한다.

참고 자료

김진우 『항공정비기능사학과』 일진사, 2011
박문규 『항공우주학개론』 경문사, 2013