국내 연구진이 항공기 추락원인인 날개(블레이드) 비행 성능이 저하되는 현상을 규명했다. 항공기 핵심부품인 날개 설계기술 개발에 기여할 전망이다.
광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 지솔근 기계공학부 교수팀이 헬리콥터나 드론과 같은 항공기 날개의 비행 성능이 저하되는 스톨현상이 날개 주변을 흐르는 공기의 압축성 효과와 연관이 있다는 사실을 밝혀냈다고 13일 밝혔다.
헬리콥터와 같은 회전익기가 고속비행할 경우 블레이드에서 유동이 떨어져 나가는 유동박리 현상이 나타난다. 유동박리는 회전익기 추력감소와 블레이드 진동을 야기하며 급격한 블레이드 스톨은 회전익기의 비행 범위를 제한하고 비행체 추락으로 이어질 수 있다.
지 교수팀은 기존 풍동 실험 연구에서 정밀 측정이 어려운 날개 주변 유동 현상과 스톨 발생 메커니즘을 난류 시뮬레이션으로 자세히 분석했다. 실험 결과, 충분이 높은 유동 속도와 받음각(유동이 날개와 이루는 각도)을 경험하는 날개 2차원 단면인 익형의 앞부분에서 강한 압축성 효과가 발생하고 마하수 1 이상 초음속 영역이 생성된다는 것을 확인했다.
또 익형의 앞부분에서 국지적으로 생성하는 초음속 영역은 블레이드 스톨을 야기하는 유동현상인 동적 실속 와류를 생성시키는 것으로 나타났다.
지솔근 교수는 “헬리콥터 블레이드의 유동 조건에서 압축성 효과로 국지적 초음속 영역이 블레이드 스톨을 야기하는 것을 규명했다”면서 “국내에서 개발하는 비행체의 핵심 부품인 날개의 공기역학 성능 예측과 이를 기반한 날개 설계에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
