글라이더 강좌-무게중심

○ 무게중심의 영향요소

 ①주날개의 airfoil
 ②수평꼬리날개의 양력

 

①주날개의 airfoil

 대부분의 airfoil의 양력중심은 아래의 그림과 같이 주날개의 앞전에서 25~35% 사이에 있다.

                                          그림-1


 양력 중심과 비행기의 무게 중심은 동일한 위치에 있어야 안정된 비행을 할 수 있으며 만약 약간의 차이가 있으면 비행기는 불안정한 비행을 하는데 이는 수평꼬리날개가 어느 정도 보정해주지만 심할 경우 수평꼬리날개도 이 값을 보정하지 못한다.
 모형항공기 중에서는 무게 중심이 앞전에서부터 35%보다 더 멀리 있는 것들이 많이 있는데 이는 수평 꼬리날개의 airfoil 과 수평꼬리날개의 면적 때문에 가능한 일이다.
만약 동일한 비행기에서 수평날개를 바꾼다고 해보자.

                                              그림-2

기존의 비행기의 대칭형 airfoil을 양력을 가진 airfoil로 바꾸었을 때 꼬리날개에도 양력이 발생하므로 비행기의 양력중심은 기존의 위치에서 더 뒤쪽으로 이동하므로 무게 중심도 이에 맞게 이동해야 한다.        
                                                   그림-3 

         빨간색 화살표 부분을 자세히 보면 수평 꼬리날개에 약간의 캠버가 있다. 

 무게중심이 뒤쪽으로 이동할 때 모형항공기는 장점을 가지게 되는데 머리추의 무게를 줄일 수 있어 모형항공기의 전체 중량을 줄여주며, 또 비행기의 안정성을 줄이는데 이는 상승력이 높아지는 효과를 얻는다. 이때 상승력을 크게 떨어뜨리지 않는 상태에서 안정성 또한 보장하는 것이 꼬리날개의 면적을 크게 해주는 방법이 있다.

②수평꼬리날개의 양력 

 하지만 수평꼬리날개의 양력이 지나칠 경우 양력중심은 비행기의 공기 역학적중심보다 더 멀어지게 되고 이는 비행기의 안정성을 크게 떨어뜨려 활공조차 못하게 될 수도 있다.

                                            그림-4

그래서 비행기의 양력중심은 공기역학적 중심보다 앞에 있어야 한다.
 고무동력기와 글라이더의 수평날개의 양력은 차이가 있는데 이는 활공 속력 때문이다. 고무동력기는 프로펠러의 영향으로 활공속도가 글라이더에 비해 느리다. 이 때문에 수평꼬리날개의 양력을 좀더 크게 줄 수 있는데 이것은 양력은 속도의 제곱에 비례하는 공식에 근거한다.
 이것이 의미하는 것은 글라이더는 극히 작은 양력의 수평꼬리날개에서도 불안정한 비행을 할 수 있음을 의미하며 속력이 작은 글라이더 즉 가벼운 글라이더에만 약간의 양력이 있는 airfoil을 선택하는 것이 글라이더의 전체 성능을 향상시킬 수 있다.

(출처:다음카페 모형항공기 만들기 cafe.daum.net/modelplane )