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✈ 비행과 공부/비행이론

(Cessna172S ✈) Principles of Flight - Thrust, Propeller

by 하고싶은게비행 2020. 5. 4.

안녕하세요.

하고싶은게 비행✈ 인 사람입니다. 

 

비행의 기본 원리인 4가지의 힘 중에서

오늘은 마지막인 Thrust (추력) 을 축으로 하여

왕복동 엔진에 있는 Prop 에 대해서 알아보도록 할게요.

 

 

 

II. Technical Subject Areas

Task D : Principles of Flight

References : FAA-H-8083-3 (PTS) , FAA-H-8083-25 (PHAK)

Objective : To determine that the applicant exhibits instructional knowledge of the elements of principles of flight by describing : 

 

1. Airfoil design characteristics.

2. Airplane stability and controllability.

3. Turning tendency (Torque effect)

4. Load factors in airplane design.

5. Wingtip vortices and precautions to be taken.


1. Thrust (추력)

1) Thrust 란?

> PHAK G-30

Thrust. The force which imparts a change in the velocity of a
mass. A forward force which propels the airplane
through the air.

 

 

 

2) Thrust 는 어떻게 만들어 지는가? 

- 기본적으로는 Propeller 를 이용하고 이 Propeller 는 Engine 에 의해서 돌아가게 되어 있습니다. 

- Propeller 는 Airfoil 의 일종으로 Wing 이 위쪽을 향해 Lift 를 생성한다고 하면

Propeller 는 뒤쪽을 행해 Lift 를 생성하게 됩니다. 

 

3) 제원 Cessna 172 s

- Engine : Textron Lycoming - IO-360-L2A

  Normally aspirated, Direct Drive, Air-cooled, Horizontally opposed, Fuel injected, Four cylinder, engine with 360 cu.in. displacement/ 180 rated BHT at 2,700 RPM

 

- Propeller : McCauley Propeller Systems - 1A170E/JHA7660

Blade 2, Diameter 76 inches, Fixed Pitch

 

 

2. Propeller

1) Propeller 란?

> PHAK G-24

Propeller. A device for propelling an aircraft that, when
rotated, produces by its action on the air, a thrust approximately
perpendicular to its plane of rotation

 

2) Propeller Twisted

 

Propeller 를 잘라보면 위 그림과 같이 기울기를 다르게 해 두었습니다. 

Hub 쪽으로 갈 수록 각도가 크며 Tip 으로 갈 수록 각도가 얕게 되어 있습니다. 

 

 

> PHAK 7-4 ~7-5

The amount of thrust produced depends on the shape of the
airfoil, the angle of attack (AOA) of the propeller blade, and
the revolutions per minute (rpm) of the engine. The propeller
itself is twisted so the blade angle changes from hub to tip.
The greatest angle of incidence, or the highest pitch, is at the
hub while the smallest angle of incidence or smallest pitch
is at the tip.

The reason for the twist is to produce uniform lift from the
hub to the tip. As the blade rotates, there is a difference in
the actual speed of the various portions of the blade. The tip
of the blade travels faster than the part near the hub, because
the tip travels a greater distance than the hub in the same
length of time.

 

Angle of Incidence 를 다르게 하여 

Angle of Attack 을 같게 만들어 모든 부분에서 Lift 생성량을 같게 한다는 것입니다. 

Propeller Hub 쪽은 느리고 Tip 으로 갈 수록 빨라집니다. 그렇기 때문에

Relative wind 역시 달리지게 됩니다. 

만약 모든 면에서 같은 pitch를 가지고 있다고 하면 

Hub 에서는 Stall 이 일어날 수 있고 Tip 쪽에서는 Negative AOA 발생할 수도 있게 됩니다. 

이런 이유로 Propeller 는 Twisted 되어 있습니다. 

 

 

 

3) The types of Propeller pitch

① Geomatric Pitch : 이론적으로 프로펠러가 한 바퀴 돌 때 비행기가 갈 수 있는 거리 

② Effective Pitch : 실제로 프로펠라가 한 바퀴 돌 떄 비행기가 간 거리

③ Slip : 위 두 개의 차이

 

4) Cessna S model & R model

: 이 두개의 모델의 차이는 바로 Propeller 의 차이입니다. 

R model의 경우 Angle of incidence 가 큰 편이고

S model 의 경우는 Angle of incidence 가 작은 편입니다. 

 

그렇기 때문에 R model 은 Cruising 할 때 좋으며

(낮은 RPM 에 Lift 를 많이 생성)

 

S Model 은 Climb/ Takeoff 에 좋습니다. 

(높은 RPM 에 Lift 를 적게 생성)

 

예를 들면... 

자동차에서 기어를 5단으로 넣고 가느냐

1단으로 넣고 가느냐와 비슷합니다. 

 

이런 개념은 Excessive Thrust 와 Power 의 개념으로 보아야 하나

이것은 다음에 포스팅 하도록 할게요~ 

 

5) Propeller efficiency 

- Brake Horsepower 가 얼마나 Thrust horsepower로 전환되느냐 하는 것입니다. 

 

- 이것을 좋게 하기 위해서 Contant Speed Propeller 를 쓰기도 합니다

Adjustable pitch propeller 라고도 불리우며

위에서 말한 S/R model 의 차이가 Pitch 의 차이이며 이것이

Takeoff/Landing 과 Cruising 에서 장점을 만들어 낸다는 것을 이야기 하며

 

이렇게 Pitch 를 바꾸어 가장 좋은 Efficiency 를 만들어 내기 위한 Propeller 입니다. 

 

 

다음에는 Turning Tendencies 를 할 예정입니다. 

안전비행~ 

 

 

 

 

 

 

잘하고 계시고

좋은 결과 나올 거에요.

항상 열심히 하시는거 알고 있어요.

 

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