추력

에어로 포일 단면 에 대한 힘

고정익 항공기는 공기 비행에 반대 방향으로 가압되고 전방으로 추력을 생성한다. 이것은 프로펠러 의 회전 날개 , 제트 엔진 의 뒤쪽에서 공기를 밀어내는 회전 팬 , 로켓 엔진 에서 뜨거운 가스를 분출 하는 등 여러 가지 방법으로 수행 할 수 있습니다 . ^[2] 전방 추력은 기류 의 질량 에 기류의 속도 차이를 곱한 값에 비례합니다 . 리버스 스러스트는 가변 피치 프로펠러 블레이드의 피치를 반전 시키거나 제트 엔진 의 스러스트 리버 서를 사용하여 착륙 후 제동을 돕기 위해 생성 될 수 있습니다 . 회전익 항공기 및 추력 벡터링 V / STOL 항공기는 엔진 추력을 사용하여 항공기의 무게를 지탱하고이 추력 앞뒤의 벡터 합을 사용하여 전진 속도를 제어합니다.

모터 보트 프로펠러는 물 뒤쪽 (또는 전방) 가속 설정되어 추력 (또는 역방향 추력)를 생성한다. 결과적인 추력은 프로펠러를 통해 흐르는 물의 운동량 변화 의 합과 반대 방향으로 보트를 밀어냅니다 .

로켓 의 크기에 해당하는 추력에 의해 전방으로 추진하지만, 반대 방향으로의 운동량 변화의 시간 비율이고 , 배기 가스 의 로켓 엔진의 노즐을 통해 연소 챔버로부터 가속. 이것은 로켓에 대한 배기 속도 , 질량이 방출되는 시간 속도를 곱한 값 또는 수학적 용어입니다.

${\ displaystyle \ mathbf {T} = \ mathbf {v} {\ frac {\ mathrm {d} m} {\ mathrm {d} t}}}$

여기서 T는 발생 된 추력 (힘)이며${\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {d} m} {\ mathrm {d} t}}}$시간에 따른 질량 변화율 (배기의 질량 유량)이고 v 는 로켓에 대해 측정 된 배기 가스의 속도입니다.

로켓을 수직으로 발사 하려면 이륙시 초기 추력 이 무게보다 커야합니다.

3 개의 우주 왕복선 주 엔진 은 각각 1.8 메가 뉴턴 의 추력을 생성 할 수 있으며  , 우주 왕복선의 2 개의 솔리드 로켓 부스터는 각각 14.7  MN (3,300,000  lbf ), 함께 29.4 MN을 생성 할 수 있습니다. ^[삼]

반대로, 단순화 된 Aid For EVA Rescue (SAFER)에는 각각 3.56 N (0.80 lbf)의 24 개의 추진기가 있습니다. ^{[ 인용 필요 ]}

공기 호흡 범주에서 무선 조종 항공기 용으로 개발 된 AMT-USA AT-180 제트 엔진은 90N ( 20lbf )의 추력을 생성합니다. ^[4] GE90 온 장착 -115B 엔진 보잉 777 에 의해 인식 -300ER, 세계 기록 기네스 북 은 AS "세계에서 가장 강력한 상업 제트 엔진은,"569 KN (127900 LBF)의 추력을 가지고있다.

힘을 발휘하다

추력을 생성하는 데 필요한 힘과 추력의 힘은 비선형 방식 으로 관련 될 수 있습니다 . 일반적으로${\ displaystyle \ mathbf {P} ^ {2} \ propto \ mathbf {T} ^ {3}}$. 비례 상수는 다양하며 균일 한 흐름을 위해 풀 수 있습니다.

${\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {d} m} {\ mathrm {d} t}} = \ rho A {v}}$

${\ displaystyle \ mathbf {T} = {\ frac {\ mathrm {d} m} {\ mathrm {d} t}} {v}, \ mathbf {P} = {\ frac {1} {2}} { \ frac {\ mathrm {d} m} {\ mathrm {d} t}} {v} ^ {2}}$

${\ displaystyle \ mathbf {T} = \ rho A {v} ^ {2}, \ mathbf {P} = {\ frac {1} {2}} \ rho A {v} ^ {3}}$

${\ displaystyle \ mathbf {P} ^ {2} = {\ frac {\ mathbf {T} ^ {3}} {4 \ rho A}}}$

이러한 계산은 들어오는 공기가 정지 상태에서 가속되는 경우 (예 : 호버링)에만 유효합니다.

비례 상수의 역수, 그렇지 않으면 완벽한 추진기의 "효율성"은 추진되는 유체 부피의 단면적에 비례합니다 (${\ displaystyle A}$) 및 유체의 밀도 (${\ displaystyle \ rho}$). 이것은 물을 통과하는 것이 더 쉬운 이유와 항공기가 선박보다 훨씬 더 큰 프로펠러를 갖는 이유를 설명하는 데 도움이됩니다.

추진력에 대한 추력

매우 일반적인 질문은 제트 엔진의 추력 등급을 피스톤 엔진의 출력 등급과 비교하는 방법입니다. 이러한 양이 동일하지 않기 때문에 이러한 비교는 어렵습니다. 피스톤 엔진은 기체를 저절로 움직이지 않으므로 (프로펠러가 그렇게 함) 피스톤 엔진은 일반적으로 프로펠러에 전달하는 동력에 따라 등급이 지정됩니다. 온도 및 기압의 변화를 제외하고이 양은 기본적으로 스로틀 설정에 따라 다릅니다.

제트 엔진에는 프로펠러가 없기 때문에 제트 엔진의 추진력은 다음과 같이 추력으로부터 결정됩니다. 힘은 어떤 거리 (d)를 이동하는 데 걸리는 힘 (F)을 해당 거리를 이동하는 데 걸리는 시간 (t)으로 나눈 값입니다. ^[5]

${\ displaystyle \ mathbf {P} = \ mathbf {F} {\ frac {d} {t}}}$

로켓이나 제트기의 경우 힘은 정확히 엔진이 생성하는 추력 (T)입니다. 로켓이나 항공기가 일정한 속도로 움직이고 있다면 거리를 시간으로 나눈 거리는 단지 속도이므로 힘은 추력과 속도를 곱한 것입니다. ^[6]

${\ displaystyle \ mathbf {P} = \ mathbf {T} {v}}$

이 공식은 매우 놀랍게 보이지만 정확합니다. 제트 엔진 의 추진력 (또는 사용 가능한 출력 ^[7] )은 속도에 따라 증가합니다. 속도가 0이면 추진력은 0입니다. 제트기가 최대 스로틀이지만 정적 테스트 스탠드에 부착 된 경우 제트 엔진은 추진력을 생성하지 않지만 추력은 여전히 ​​생성됩니다. 콤비네이션 피스톤 엔진 – 프로펠러는 정확히 같은 공식을 가진 추진력을 가지고 있으며 속도가 0 일 때도 0이됩니다. 그러나 이것은 엔진 – 프로펠러 세트를위한 것입니다. 엔진만으로도 항공기가 움직이든 안하든 일정한 속도로 정격 출력을 계속 생산합니다.

이제 강력한 사슬이 끊어지고 제트기와 피스톤 항공기가 움직이기 시작한다고 상상해보십시오. 저속에서 :

피스톤 엔진은 일정한 100 % 출력을 가지며 프로펠러의 추력은 속도에 따라 달라집니다
제트 엔진은 일정한 100 % 추력을 가지며 엔진의 출력은 속도에 따라 달라집니다

과도한 추력

동력 항공기가 추력 T를 생성하고 항력 D를 경험 한다면, 두 T-D의 차이를 초과 추력이라고합니다. 항공기의 즉각적인 성능은 대부분 과도한 추력에 따라 달라집니다.

초과 추력은 벡터 이며 추력 벡터와 항력 벡터 간의 벡터 차이로 결정됩니다.

추력 축

비행기의 추력 축은 모든 순간에 총 추력 의 작용선 입니다. 제트 엔진이나 프로펠러의 위치, 수 및 특성에 따라 다릅니다. 일반적으로 드래그 축과 다릅니다. 만약 그렇다면, 추력 축과 항력 축 사이의 거리는 수평 안정기의 공기 역학적 힘의 변화에 ​​저항해야하는 순간 을 유발합니다 . ^[8] 특히, 보잉 737 MAX 보다 큰 용량, 낮은 던져진 이전 737 개 모델보다 엔진, 코 일부 비행 정권에 상승 원인, 추력 축과 드래그 축 사이의 더 큰 거리를 가진 피치 -을 필요로 제어 시스템, MCAS . MCAS의 초기 버전은 비행 중에 비극적으로 오작동 하여 2018 년과 2019 년에 300 명이 넘는 사람들 이 사망했습니다. ^{[9] [10]}

• 공기 역학적 힘
• 후진 추진
• 가스 터빈 엔진 추력
• Gimballed 추력 , 현대 로켓에서 가장 흔함
• 추력 파운드 (파운드 (힘) 과 동일 )
• 스트림 추력 평균
• 추력 대 중량 비율
• 추력 벡터링
• 추력 반전
• 견인력